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WO2019080969A1 - EXTRUDERS, EXTRUDER AND METHOD FOR PRODUCING AN EXTRUDER NUCLEAR, AS WELL AS PLASTIC FORMING APPARATUS AND METHOD - Google Patents

EXTRUDERS, EXTRUDER AND METHOD FOR PRODUCING AN EXTRUDER NUCLEAR, AS WELL AS PLASTIC FORMING APPARATUS AND METHOD

Info

Publication number
WO2019080969A1
WO2019080969A1 PCT/DE2018/100872 DE2018100872W WO2019080969A1 WO 2019080969 A1 WO2019080969 A1 WO 2019080969A1 DE 2018100872 W DE2018100872 W DE 2018100872W WO 2019080969 A1 WO2019080969 A1 WO 2019080969A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
extruder screw
extruder
chromium
surface treatment
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2018/100872
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jens Wahnschaffe
Christian Klee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Original Assignee
Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik filed Critical Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Publication of WO2019080969A1 publication Critical patent/WO2019080969A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50Details of extruders
    • B29C48/505Screws
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50Details of extruders
    • B29C48/505Screws
    • B29C48/507Screws characterised by the material or their manufacturing process
    • B29C48/509Materials, coating or lining therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper

Definitions

  • the invention relates to an extruder screw, an extruder and a method for producing an extruder screw, as well as a plastic-forming system and such a method.
  • the invention relates to an extruder screw with a wear protection, in particular against corrosion-induced and / or abrasive wear, in particular wear, which occurs in the processing of plastics which have a high filler content and / or a flame retardant and / or require high processing temperatures Extruder with an extruder screw having such wear protection and a method for producing such a wear-protected extruder screw.
  • a well-known field of application of extruder screws include injection molding machines, which produce a melt from a starting material in an extruder discontinuously alternating between a metering and an injection process and injects them through a nozzle into a tool, whereby an item is formed as a product in the tool.
  • extrusion machines which continuously produce a melt from a starting material in an extruder and discharge it through a shaping opening. Endless products are produced in extrusion machines.
  • extruder screws are used for the plasticization of plastic materials.
  • extruder screws are subject to corrosion-induced and / or abrasive wear, in particular in the processing of plastics which have a high filler content and / or a flame retardant and / or require high processing temperatures.
  • Powder-metallurgical steels are used especially for special requirements on abrasive and corrosive resistance. These contain commercially available up to about 20 °% chromium as an alloying ingredient. Chromium forms chromium carbides with carbon, which protect against abrasive wear as hard materials.
  • chromium either as a hard material against abrasive wear or as a passive layer against corrosive attack, can be more pronounced.
  • Under a passive layer is understood to mean free chromium on the surface, which is particularly suitable to improve the corrosion resistance of the extruder screw.
  • the extruder screw is first formed from a core material into a first shape and then a different material from the core material is applied by cladding predominantly on the surface of the extruder screw webs, so that in the extruder screw webs a composite material is produced which, depending on the selection of the different materials, should ensure the widest possible protection against abrasion and corrosion.
  • extruder screws with an extruder screw diameter of up to approx. 50 mm are predominantly through-hardened, whereas extruder screws with a larger diameter of the extruder screw have hitherto been mainly bar-reinforced.
  • the invention has for its object to provide the prior art an improvement or an alternative.
  • the object solves a process for producing an extruder screw, for use in an extruder for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a starting material comprising a polymer, comprising the steps of (i) preparing an extruder screw precursor from an extruder screw precursor alloy; and (ii) performing a thermochemical surface treatment to differentiate the extruder screw precursor to an extruder screw core and a surface rim zone, wherein the extruder screw precursor is exposed to a medium, the medium being different from a regular earth atmosphere by an increased chromium and / or boron content.
  • a process for producing an extruder screw for use in an extruder for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a starting material comprising a polymer, comprising the steps of (i) preparing an extruder screw precursor from an extruder screw precursor alloy; and (ii) performing a thermochemical surface treatment to differentiate the extruder screw precursor to an extruder screw core and a surface rim
  • extruder is a machine that retracts, feeds, melts, homogenizes and continuously extrudes a raw material from a shaping orifice or dispenses it into a tool in a dis- proportioned manner
  • An extruder may have one, two or more than two extruder screws.
  • extruder screw is a particularly important machine element of an extruder.Together with the cylinder, it forms the plasticizing unit, in which the plastic is melted.
  • the geometry of the screw determines the delivery uniformity, quality and delivery rate.
  • the extruder screw has the task of the art - To feed the material into the cylinder, to convey it, to melt it and to homogenize it, as well as to build up a pressure to flow through the tool.
  • starting material refers to all the starting materials used in the broadest sense in the plastification of, in particular, thermosetting and / or thermosetting polymers, including additives and marker materials, etc.
  • the starting material usually has a special formulation Glass fibers.
  • a "polymer” is a chemical composed of macromolecules, and in many cases a polymer consists of non-identical macromolecules Synthetic or semisynthetic polymers are the main component for the production of plastics
  • An "extruder screw core” is understood to mean the core material of an extruder screw.
  • the surface edge zone is a surface edge layer of the extruder screw, which can be a few microns up to a few tenths of a millimeter or even a few millimeters thick
  • the thickness of the surface rim zone is determined by the surface treatment method Accordingly, the surface treatment process differentiates between the surface skin layer and the extruder screw core.
  • an “extruder screw precursor” is meant an untreated extruder screw billet. Through the surface treatment, the surface treatment process differentiates the extruder screw precursor into the surface skin layer and the extruder screw core.
  • alloy a metallic material consisting of at least two elements which together have the metal-typical characteristic of the crystalline structure with metal bonding.
  • the behavior of the elements in an alloy and their influence on their properties are generally dependent on three factors: type and number of alloying partners, their mass fraction of the alloy and the temperature. These factors determine the respective receptivity, ie solubility of one element in the other and whether the alloying partners form mixed crystals or mixtures of pure crystals of the respective alloy components.
  • extruder screw precursor alloy is meant the alloy of the extruder screw precursor.
  • extruder screw core alloy is understood to mean the alloy of the extruder screw core.
  • a surface edge zone alloy is meant the alloy of the surface edge zone.
  • a “surface treatment” is understood to mean the implementation of a technology that alters a property of a surface, in particular a surface treatment can influence the composition of the substance, ie the alloying of a surface rim zone in a surface treatment, it is, as a result of the different properties of surface edge zone and core material, in particular extruder screw core, a To achieve separation of functions between the volume of an extruder screw and its surface.
  • thermochemical surface treatment is understood to mean a surface treatment process in which a material is treated by means of a thermal-chemical action, whereby an alloying constituent is first chemically reacted and / or by a physical process, in particular by a deposition from a previously evaporated material, deposited on a base material and then diffused into this and / or reacts with constituents of the base material
  • Thermochemi see surface treatment methods are predominantly carried out at temperatures above 500 ° C or even at temperatures above 700 ° C.
  • Typical AnlagenстLite for a thermochemi cal Obel lakenesssclar be up to 40 h or in some cases more than 40 h.
  • a “medium” is understood to mean a gaseous, a liquid or a solid substance.
  • the “regular atmosphere” is understood as meaning the gas mixture of the earth's atmosphere. Dry air mainly consists of the two gases nitrogen (around 78.08% by volume) and oxygen (around 20.95% by volume). In addition, there are the components argon (0.93 vol .-%), carbon dioxide (0.04 vol .-%) and other gases in traces.
  • extruder screws with an extruder screw diameter of up to approx. 50 mm were predominantly through-hardened, whereas extruder screws with a larger diameter of the extruder screw have hitherto been mainly bar-reinforced.
  • powder metallurgical steels are used in the prior art, which undergo a heat treatment process and are thus through-hardened. These powder metallurgical steels contain up to approx. 20% chromium as an alloying component.
  • Chromium forms chromium carbides with carbon, which protect against abrasive wear as hard materials.
  • Free chrome on the surface forms a passive layer against corrosive attack.
  • an extruder screw precursor is produced from an extruder screw alloy and then this extruder screw precursor is subjected to a thermochemical surface treatment, so that an alloy constituent diffuses into the surface edge zone of an extruder screw, whereby a differentiation of the extruder screw precursor to an extruder screw core and a surface edge zone takes place.
  • the extruder screw is exposed to a medium which differs from the regular earth atmosphere.
  • the constituent of an alloy fraction in the surface marginal zone is deliberately increased or decreased, as a result of which a property of the surface marginal zone of an extruder screw can be influenced.
  • an alloy constituent is deposited on the surface of an extruder screw and from there diffuses into the surface edge zone of the extruder screw.
  • the extruder screw is subjected to a thermal surface treatment, with which the microstructure of the surface edge zone is influenced, so that a property of a surface edge zone can be influenced.
  • the surface edge zone has a higher surface hardness and / or a higher temperature resistance and / or a different microstructure composition and / or a lower surface friction, as a result of which the surface edge zone becomes more corrosion-resistant and / or abrasion-resistant.
  • the surface edge zone has a closed homogeneous material layer, as a result of which, inter alia, the coefficient of friction of the surface layer of the surface can be reduced.
  • the extruder screw has better non-stick properties and can be cleaned easier and faster.
  • an extruder screw in the surface edge zone can have a high hardness with the advantages already mentioned above, wherein the extruder screw core can still have a higher toughness with respect to the surface layer and thus advantageously still a higher degree Deformation allows before it comes to an embrittlement break.
  • the surface hardness can be improved without doing so as in a hardened extruder screw to fear a premature brittleness fracture or to consider in the design of the extruder screw.
  • starting materials can be processed with an extruder screw in the first place, which require very high corrosive and / or abrasive wear, in particular Ausgansstoffe with a very high content of fillers and / or a high proportion of flame retardants.
  • the object solves a method for producing an extruder screw, for use in an extruder for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a polymer having starting material, wherein the extruder screw produced an extruder screw core with an extruder screw core alloy and a surface edge zone a surface edge zone alloy, the surface edge zone alloy having a chromium content of more than 20% by weight chromium, preferably more than 26% chromium by weight, more preferably more than 30% chromium by weight, with the steps (i) Preparing an extruder screw precursor from an extruder screw precursor alloy; and (ii) performing a thermochemical surface treatment to differentiate the extruder screw precursor to the extruder screw core and the surface rim zone, the extruder screw precursor exhausting a medium is protected, whereby the medium differs from a regular earth's atmosphere.
  • a method for producing an extruder screw, wherein the extruder screw is exposed to a medium deviating from a regular atmosphere during a thermochemical surface treatment, so that advantageously an extruder screw is obtained which comprises an extruder screw core with an extruder screw core alloy a surface edge zone having a surface edge zone alloy, wherein the surface edge zone alloy advantageously has a chromium content of more than 20% by weight chromium, preferably greater than 26% by weight chromium, particularly preferably greater than 30% by weight Chrome.
  • thermochemical surface treatment comprises chromating and / or boriding.
  • chromating or "inchromizing” is meant a thermochemical surface treatment process in which chromium diffuses at high temperatures from a medium surrounding a body to the periphery of a body, whereby the heat resistance, the hardness, the wear resistance, the corrosion resistance of the body can be increased.
  • carbon content of the body to be chromed a distinction is made between soft-ingraining and hard-chromium-plating, the processes leading to different material properties. In particular, a higher hardness but a lower maximum penetration depth of chromium is achieved in heartinchromieren.
  • boriding is meant a thermochemical surface treatment process in which boron diffuses at high temperatures from a medium surrounding a body into the edge zone of a body, whereby the material properties of the body can be improved.
  • the surface boundary layer of an extruder screw is enriched with chromium by depositing chromium on the surface at temperatures between 800 ° C. and 1200 ° C., in particular at 900 ° C., and the chromium diffuses into the surface layer of the surface,
  • the chromium is derived from a pulverulent and / or a liquid and / or a gaseous contact material.
  • the diffused chromium forms hard chromium carbides with the existing or previously carburized carbon of the steel.
  • differently thick carbide layers with different hardnesses are formed.
  • a chromium content of up to 60% can be achieved in the surface layer of the surface, and depending on the carbon content of the extruder screw precursor, additional chromium carbides can also be formed on the surface.
  • additional chromium carbides can also be formed on the surface.
  • a high resistance to abrasive wear is achieved by the high hardness and the extremely high temperature resistance of chromium carbide, in particular, a surface hardness of about 2,000 micro Vickers at a layer depth of 5 - 25 micrometers and a temperature resistance of 900
  • a temperature resistance of 1100 ° C. can be achieved in a particularly advantageous embodiment, it also being possible to achieve a layer depth of up to 100 micrometers, regardless of the temperature resistance of a low-alloyed extruder screw precursor.
  • chromium carbide layer due to the specific structure of the chromium carbide layer in the surface edge zone of the extruder screw, the tendency to Adhesive wear is low, in particular a chromium carbide layer forms a particularly dense closed particularly homogeneous surface layer. Furthermore, it can be achieved particularly advantageously that chromium carbide layers have a high resistance to oxidation and corrosive media, as a result of which corrosive wear can be significantly reduced.
  • the extruder screw core can also be hardened after the production of a chromium carbide layer in the surface edge zone, in particular during and / or after the surface treatment, so that a particularly advantageous hardness of the surface and toughness of the extruder screw core and an ideal separation of functions between the now particularly Hard surface edge zone and the ideal tough extruder screw core can be achieved.
  • the surface boundary layer of an extruder screw be enriched with boron by depositing boron at temperatures between 850 ° C. and 950 ° C. on the surface and by diffusing the boron into the surface layer, in particular the boron thereby being obtained from a powdery and / or a liquid and / or a gaseous contact material.
  • a high resistance to abrasive wear is achieved, in particular, a surface hardness of up to 2,100 Micro Vickers at a layer depth of 10 - 300 micrometers and a Temperature resistance of 500 ° C can be achieved. It can also be advantageously achieved that due to the specific structure of the boron carbide layer in the surface edge zone of the extruder screw, the tendency for adhesion wear is low, in particular a boron carbide layer forms a particularly dense, particularly homogeneous surface layer.
  • the extruder screw core can be tempered even after the production of a boron layer in the surface edge zone, in particular during and / or after the surface treatment, so that a particularly advantageous toughness of the extruder screw core and an ideal separation of functions between the now very hard surface edge zone and the ideally tough extruder screw core can be achieved.
  • the surface boundary layer of an extruder screw be enriched with chromium and boron by depositing chromium and boron simultaneously or first boron then chromium or first chromium and then boron on the surface and chromium and boron in the surface layer
  • chromium and boron originate from a pulverulent and / or a liquid and / or a gaseous contact material.
  • boron carbide with its stalk-like deep structure growing to the surface, forms an ideal anchorage with the extruder screw core, while the comparatively flat chromium carbide layer advantageously permits particularly high temperature resistance and very good corrosion resistance.
  • the diffused chromium and the diffused boron with the existing or previously carburized carbon of the steel form hard chromium carbides and hard boron carbides.
  • different thicknesses of carbide layers with different hardnesses and properties are produced
  • the high hardness and the extremely high temperature resistance of the carbide layer of boron carbide and chromium carbide advantageously result in a high resistance to abrasive wear; in particular, a surface hardness of up to 2,100 microvickers can be achieved at a layer depth of 300 micrometers and a temperature resistance of 900 ° C can be achieved.
  • the extruder screw core can also be tempered after the production of such a carbide layer in the surface edge zone, in particular during and / or after the surface treatment, so that a particularly advantageous toughness of the extruder screw core and an ideal separation of functions between the now very hard surface edge zone and the ideal tough extruder screw core can be achieved.
  • chromium carbide layers have a high resistance to oxidation and corrosive media, as a result of which corrosive wear can be significantly reduced.
  • thermochemical surface treatment comprises a chromating and / or boriding after carburizing.
  • carburizing is meant a heat treatment process in which carbon is diffused into metals at high temperatures by heating the body to be carburized in a carbon-containing medium to high temperatures.
  • the carburizing is not or only poorly due to their low carbon content
  • only the surface layer is enriched with carbon so that more martensite is formed there than in the core and a hard surface layer is formed, whereby the core can usually remain tough and soft
  • metal carbides such as tungsten carbide, chromium carbide, boron carbide or tantalum carbide, can be produced in a targeted manner.
  • the extruder has a screw core area, a high toughness, while the surface edge area is particularly resistant to carbides, in particular by chromium carbides and / or boron carbides.
  • a carbon content of at least 0.2% by weight is achieved in the surface rim zone, preferably a carbon content of at least 0.6% by weight, more preferably a carbon content of more than 0.6 Wt .-% up to 2.2 wt .-%.
  • a carbon content of more than 2.2% by weight be set in the surface rim zone.
  • this can be achieved by the extruder screw precursor before the thermochemi see surface treatment method reaches a higher carbon content, which can see more carbides in the surface edge zone can be achieved with the thermochemi see surface treatment method.
  • an alloy can be achieved which can be hard-ingrained, whereby particularly advantageous material properties can be achieved.
  • the thermochemical surface treatment has a temperature above 700 ° C, preferably a temperature above 750 ° C, more preferably a temperature above 800 ° C.
  • a temperature above 750 ° C preferably a temperature above 800 ° C.
  • the most effective possible diffusion of chromium and / or boron can thus be achieved.
  • the extruder screw is hardened after the thermochemical surface treatment.
  • a "heat treatment process” is a process or combination of several processes for treating a metallic workpiece, which is heated and cooled in a particular process to alter material properties of the carbon or nitrogen content, or crystal lattice or crystal structure. Examples of heat treatment processes are hardening and tempering.
  • Tempeering describes a combined heat treatment of metals, consisting of hardening and subsequent tempering.This heat treatment is intended to put the material in a state of high toughness properties with high tensile strength and hardness, respectively.The best yield ratio and the highest toughness are achieved during tempering If the material is to be tempered, it is preferable to use tempering as soon as possible after hardening in order to avoid any cracking caused by internal stresses The ability of a material to form a stable martensite structure under certain conditions requires a carbon content of at least 0.2% to 0.3% of the steel for classic tempering also referred to as tempered steel (usually 0.35% to 0.6% carbon).
  • Harddening is the process of rapidly cooling out the austenite phase, and it is important that the material be fully austenitized before, ie the ferrite must be complete and the carbides must be almost completely dissolved, and after austenitizing, the material is quenched. As a rule, a martensitic microstructure, in some materials also an intermediate or a mixture of martensite and intermediate grade, is produced, which has the highest possible hardness.
  • Quenching refers to the rapid cooling of the heated workpiece by the use of quenching agents, preferably water, oil or air, in which the choice of quenching agent influences the quenching rate to be achieved and thus the resulting structure.
  • quenching agents preferably water, oil or air
  • the main differences between tempering and tempering can be found in the tempering process step "annealing” means reheating the quenched steel After quenching, an immediate annealing step at about 150 ° C is beneficial
  • the resulting brittle tetragonal martensite (coniferous martensite) is converted into the cubic martensite with the excretion of fine carbides, which has a smaller volume, thus relaxing the grain lattice and thus eliminating the "glass hardness" of the material
  • existing residual austenite is further decomposed by diffusion processes and converted into martensite with a further increase in hardness.
  • the process of tempering can take place in several time-shifting steps from stress cracks to minimie To avoid or avoid a starting
  • the aim of the tempering is the reduction of material stresses caused by hardening and the final setting of the desired technological properties such as tensile strength, yield strength, elongation and constriction.
  • the hardness is reduced by the onset Martensitzerfall with the formation of fine, ⁇ -carbides (above about 100 ° C) and the excretion of fine carbides "Fe3C" (cementite, above about 250 ° C).
  • the degree of carbide precipitation and its size increase with the height of the tempering temperature and thus the hardness decreases to the same extent.
  • the structure consists of a complete tempering of ferritic matrix with embedded carbides. At about 200 ° C, tetragonal martensite converts to cubic martensite.
  • “Relaxing”, often referred to as “stress-free annealing”, serves to reduce stresses in the material. A structural transformation does not take place. Depending on the temperature and holding time, a slight shaping effect is found in the microstructure, and the strength can easily fall off.
  • “Austenite” is the metallographic term for the face-centered cubic modification (phase) of pure iron and its mixed crystals, and if the material contains carbon, austenite is a mixed-crystal intercalation crystal.
  • Martensite is a metastable structure in metals that is produced diffusion-free and athermic by a cooperative shear motion from the initial structure, where the material must be cooled from the temperature of a high-temperature phase (austenite) below the equilibrium temperature to a low-temperature phase (ferrite), in particular The subcooling below the equilibrium temperature must be deep enough to provide the necessary driving force for the athermal phase transformation, but must also be fast enough to prevent diffusion.
  • a high-temperature phase austenite
  • ferrite low-temperature phase
  • “Ferrite” is the metallographic term for the cubic-body-centered modification (phase) of pure iron and its mixed crystals, which specifically proposes, inter alia, hardening the extruder screw during the surface treatment or after the surface treatment with a low tempering temperature
  • This additional heat treatment process allows the mechanical properties of the extruder screw to be particularly advantageous for the desired purpose be set.
  • the extruder screw during the surface treatment or after the surface treatment with a higher tempering temperature, thereby advantageously taking place in the extruder.
  • the lower core can be achieved a lower hardness compared to the surface layer of the surface. This advantageously creates an ideal separation of functions between a hard surface edge layer and a tough extruder screw core.
  • the mechanical properties of the extruder screw can be set particularly advantageously to the desired target values.
  • the object is achieved by an extruder screw for use in an extruder for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a starting material comprising a polymer, wherein the extruder screw has an extruder screw core with an extruder screw core alloy and a surface rim zone with an extruder screw Surface edge zone alloy, wherein the surface edge zone has a surface treatment, in particular an extruder screw, which has been produced by a method according to the first and / or second aspect of the invention, wherein the surface edge zone alloy of a treated surface compared to the extruder screw core alloy has an increased chromium content and / or an increased boron content having.
  • % by weight is meant the weight percent of an alloying ingredient in an alloy, especially an extruder screw core alloy or a surface fringe zone alloy.
  • extruder screw which has an alloy in its surface edge zone which has an increased chromium content and / or an increased proportion of boron compared with the extruder screw core alloy.
  • the microwavenrandzonenlegie- tion has a chromium content of more than 20 wt .-% chromium, preferably of more than 26 wt .-% chromium, more preferably of more than 30 wt .-% chromium.
  • the surface edge zone has a layer thickness in a range from 5 ⁇ m to 50 ⁇ m, preferably a layer thickness in a range from 8 ⁇ m to 35 ⁇ m, particularly preferably a layer thickness in a range from 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • a particularly robust surface edge zone can be achieved with a high impact resistance, while at the same time the vast proportion of material of the extruder screw can have a tough material behavior.
  • a consensus from a wear protection of the extruder screw and the robustness of the wear protection layer of the extruder screw is advantageously achieved.
  • it can be achieved so advantageously that the wear protection layer does not prematurely partially or completely embrittled and / or cracked by an occurring load, and flakes off prematurely as a result.
  • the surface treatment comprises a region which lies on a gear surface.
  • a “region” is understood to mean a spatially delimitable extension, in particular a spatially delimitable extension of the surface edge zone of an extruder screw.
  • a “transition surface” is understood to be the surface of a screw flight of an extruder screw.
  • An extruder screw has one or more screw flights, in which material flow is conveyed from the screw inlet to the screw outlet.
  • a surface treatment extends only to the desired area, ie the area in which the desired change in the properties can be advantageously used.
  • the surface treatment is effected by a thermochemical method.
  • thermochemical surface treatment method it is proposed here that in the surface edge layer of an extruder screw, a particularly effective protection against wear is achieved by an application of a thermochemical surface treatment method.
  • a particularly effective protection against wear is achieved by an application of a thermochemical surface treatment method.
  • specific properties of a surface edge layer of an extruder screw can be achieved particularly advantageously with a thermochemical surface treatment method.
  • the extruder screw core alloy has a carbon content of at least 0.2 wt .-%, preferably a carbon content of at least 0.6 wt .-%, more preferably a carbon content of more than 0.6 wt .-% to 2.2 wt .-%.
  • the extruder screw core alloy has a carbon content of up to 2.2% by weight and in some cases more than 2.2% by weight.
  • the carbon content of an extruder screw pellet alloy is at least 0.2% by weight, particularly preferably a carbon content of at least 0.6% by weight. Due to the high carbon content, the potential of a surface treatment process can be better exploited, so that better material properties can advantageously be achieved thereby.
  • the above values for the carbon content should not be construed as being in any way limited, but rather are to be exceeded or fallen short of on an engineering scale without departing from the described aspect of the invention. In simple words, the values are intended to provide an indication of the size of the range of carbon content proposed here.
  • the extruder screw is hardened.
  • the object is achieved by an extruder with an extruder screw according to the third aspect of the invention and / or an extruder with an extruder screw, which has been produced by a method according to the first and / or second aspect of the invention.
  • the advantages of an extruder screw according to the third aspect of the invention as described above and / or the advantages of an extruder screw produced by a method according to the first and / or second aspect of the invention are as described above , immediately to an extruder with an extruder screw according to the third aspect of the invention and / or with an extruder screw, which has been produced by a method according to the first and / or second aspect of the invention extend.
  • Fig. 1 shows schematically temperature-time courses for the heat treatment process
  • FIG. 2 schematically shows stress-strain curves for a hardened, a tempered and a normalized material.
  • the temperature-time courses of heat treatment processes in FIG. 1 consist of one or more courses 20, 21 of the temperature 12 of a heat treatment process over time 13.
  • Heat treatment processes are divided over their course of time 13 into the process phases austenitizing 14, quenching 15 and tempering 16.
  • the temporal transition between the austenitizing 14 and quenching 15 process phases occurs almost seamlessly at the process boundary 17. Fast quasi-seamless quenching is important in keeping the carbon in the lattice structure of the material constrained and non-diffused.
  • the temporal transition between the phases of quenching 15 and tempering 16 can take place with a time delay.
  • the process boundary 18, which runs between the quenching process phase 15 and the process phase tempering 16, is therefore not necessarily passed through continuously. Rather, it is common for additional time to pass between quenching 15 and tempering 16 (not indicated in the schematic illustration in FIG. 2).
  • the temperature-time courses 11 are dependent on the material, the selected heat treatment process and the dimensions of the material. These dependencies are disregarded in this schematic consideration. However, the process phases austenitizing 14 and quenching 15 are independent of the process phase tempering 16.
  • tempering 16 When tempering 16, the main differences in the temperature-time courses are 11. Considered are the gradients for the heat treatment process hardening 20 and the heat treatment process annealing 21. The temperature reached during tempering 21 12 is significantly higher than during curing 20. Here also occur Dependent on the material, the method and the dimensions of the component. Equally, in all conceivable combinations, however, the significantly higher temperature 12 remains during tempering 21 compared with hardening 20.
  • the different heat treatment methods lead to different material behavior, in particular to different stress-strain curves 31.
  • the stress-strain curves 31 in FIG. 2 consist of a stress 32, an elongation 33 and the progressions 34, 35, 36 of a material heat-treated differently ( here exemplary C45).
  • a hardened material is very strong and reaches a course under load 34. It achieves a very high internal stress 32 before the break due to overloading but only a small elongation 33. It can withstand particularly high loads and is not suitable for absorbing plastic deformations. He is rather brittle.
  • a tempered material is less strong than a hardened steel but much tougher than a hardened steel. It reaches under load a curve 35 and before the break because of overloading a high internal stress 32 at a high degree of elongation 33. It is compared to the cured material less solid, but can accommodate higher plastic strains to break.
  • a normally annealed material has in its course 36 to break due to overloading in comparison, the lowest internal stress 32 at the highest level of plastic extensibility 33.

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Abstract

Les vis d'extrusion sont soumises à des phénomènes d'usure liés à la corrosion et/ou à l'abrasion, en particulier lors du traitement de matières plastiques qui présentent une forte teneur en charge et/ou un agent ignifuge et/ou requièrent des températures de traitement élevées. La présente invention porte sur une protection contre l'usure pour une vis d'extrusion, obtenue par un traitement de surface de la vis d'extrusion et un processus de trempe et revenu simultané ou subséquent de ladite vis d'extrusion.Extrusion screws are subjected to wear phenomena related to corrosion and / or abrasion, in particular when processing plastics which have a high filler content and / or flame retardant and / or require high processing temperatures. The present invention relates to a wear protection for an extrusion screw, obtained by a surface treatment of the extrusion screw and a tempering process and simultaneous or subsequent income of said extruder screw.

Description

EXTRUDERSCHNECKE, EXTRUDER UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER EXTRUDERSCHNECKE, SOWIE KUNSTSTOFFFORMGEBENDE ANLAGE UND VERFAHREN  EXTRUDERS, EXTRUDER AND METHOD FOR PRODUCING AN EXTRUDER NUCLEAR, AS WELL AS PLASTIC FORMING APPARATUS AND METHOD

Die Erfindung betrifft eine Extruderschnecke, einen Extruder und ein Verfahren zur Herstellung einer Extruderschnecke, sowie eine Kunststoffformgebende Anlage und ein sol- ches Verfahren. The invention relates to an extruder screw, an extruder and a method for producing an extruder screw, as well as a plastic-forming system and such a method.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Extruderschnecke mit einem Verschleißschutz, insbesondere gegen korrosionsbedingten und/oder abrasiven Verschleiß, insbesondere Verschleiß, der bei der Verarbeitung von Kunststoffen auftritt, die einen hohen Füllstoffgehalt und/oder ein Flammschutzmittel aufweisen und/oder hohe Verarbeitungstempera- turen erfordern, einen Extruder mit einer Extruderschnecke die einen solchen Verschleißschutz aufweist und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen verschleißgeschützten Extruderschnecke. In particular, the invention relates to an extruder screw with a wear protection, in particular against corrosion-induced and / or abrasive wear, in particular wear, which occurs in the processing of plastics which have a high filler content and / or a flame retardant and / or require high processing temperatures Extruder with an extruder screw having such wear protection and a method for producing such a wear-protected extruder screw.

Ein bekanntes Anwendungsgebiet von Extruderschnecken sind unter anderem Spritzgießmaschinen, die aus einem Ausgangsmaterial in einem Extruder diskontinuierlich im Wechsel zwischen einem Aufdosiervorgang und einem Einspritzvorgang eine Schmelze herstellt und diese durch eine Düse in ein Werkzeug spritzt, wodurch in dem Werkzeug ein Einzelteil als Produkt ausgeformt wird. A well-known field of application of extruder screws include injection molding machines, which produce a melt from a starting material in an extruder discontinuously alternating between a metering and an injection process and injects them through a nozzle into a tool, whereby an item is formed as a product in the tool.

Ein weiteres bekanntes Anwendungsgebiet von Extruderschnecken sind Extrusionsma- schinen, die aus einem Ausgangsmaterial in einem Extruder kontinuierlich eine Schmelze herstellen und diese durch eine formgebende Öffnung austragen. In Extrusionsmaschinen werden Endlosprodukte hergestellt. Another known field of use of extruder screws are extrusion machines which continuously produce a melt from a starting material in an extruder and discharge it through a shaping opening. Endless products are produced in extrusion machines.

Allgemein ausgedrückt werden Extruderschnecken für die Plastifizierung von Kunststoffmassen eingesetzt. Dabei unterliegen Extruderschnecken korrosionsbedingtem und/oder abrasivem Ver- schleiß, insbesondere bei der Verarbeitung von Kunststoffen, die einen hohen Füllstoffgehalt und/oder ein Flammschutzmittel aufweisen und/oder hohe Verarbeitungstemperaturen erfordern. Generally speaking, extruder screws are used for the plasticization of plastic materials. In this case, extruder screws are subject to corrosion-induced and / or abrasive wear, in particular in the processing of plastics which have a high filler content and / or a flame retardant and / or require high processing temperatures.

Dieser Verschleiß kann zu einem vorzeitigen Ausfall einer Extruderschnecke führen, wodurch ein Wartungsintervall und Wartungskosten bedingt werden. Im Stand der Technik ist es bekannt, Extruderschnecken durch den Einsatz eines Wärmebehandlungsverfahren durchzuhärten, um so die Verschleißfestigkeit der Extruderschnecke zu erhöhen. This wear can lead to premature failure of an extruder screw, resulting in a maintenance interval and maintenance costs. In the prior art, it is known to through-cure extruder screws by the use of a heat treatment process, so as to increase the wear resistance of the extruder screw.

Speziell bei besonderen Anforderungen an abrasive und korrosive Beständigkeit werden dabei pulvermetallurgische Stähle eingesetzt. Diese enthalten marktüblich bis ca. 20°% Chrom als Legierungsbestandteil. Chrom bildet mit Kohlenstoff Chromkarbide, die als Hartstoffe gegen abrasiven Verschleiß schützen. Powder-metallurgical steels are used especially for special requirements on abrasive and corrosive resistance. These contain commercially available up to about 20 °% chromium as an alloying ingredient. Chromium forms chromium carbides with carbon, which protect against abrasive wear as hard materials.

Je nach Wärmebehandlungsverfahren kann die Wirkung von Chrom entweder als Hartstoff gegen abrasiven Verschleiß oder als Passivschicht gegen korrosiven Angriff stärker ausgeprägt werden. Unter einer Passivschicht wird dabei freies Chrom an der Oberfläche verstanden, welches besonders geeignet ist um die Korrosionsbeständigkeit der Extruderschnecke zu verbessern. Depending on the heat treatment process, the effect of chromium, either as a hard material against abrasive wear or as a passive layer against corrosive attack, can be more pronounced. Under a passive layer is understood to mean free chromium on the surface, which is particularly suitable to improve the corrosion resistance of the extruder screw.

Weiterhin sind im Stand der Technik sogenannte steggepanzerte Extruderschnecken bekannt. Furthermore, known in the art so-called armored extruder screws are known.

Bei steggepanzerten Extruderschnecken wird die Extruderschnecke zunächst aus einem Kernmaterial in eine erste Form ausgeformt und anschließend wird ein von dem Kernmaterial abweichendes Material durch Auftragsschweißen überwiegend auf die Oberfläche der Extruderschneckenstege aufgebracht, sodass im Bereich der Extruderschneckenstege ein Verbundmaterial entsteht, welches in Abhängigkeit der Auswahl der unterschiedlichen Materialien einen möglichst weitreichenden Schutz gegen Abrasion und Korrosion gewährleisten soll. In cross-cut extruder screws, the extruder screw is first formed from a core material into a first shape and then a different material from the core material is applied by cladding predominantly on the surface of the extruder screw webs, so that in the extruder screw webs a composite material is produced which, depending on the selection of the different materials, should ensure the widest possible protection against abrasion and corrosion.

In der Praxis werden Extruderschnecken mit einem Extruderschneckendurchmesser bis ca. 50 mm überwiegend durchgehärtete, während Extruderschnecken mit einem größeren Durchmesser der Extruderschnecke bislang überwiegend steggepanzert werden. In practice, extruder screws with an extruder screw diameter of up to approx. 50 mm are predominantly through-hardened, whereas extruder screws with a larger diameter of the extruder screw have hitherto been mainly bar-reinforced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen. The invention has for its object to provide the prior art an improvement or an alternative.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen einer Extruderschnecke, zum Einsatz in einem Extruder zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, insbesondere eines ein Polymer aufweisenden Ausgangsmaterials, mit den Schritten (i) Fertigen einer Extruderschneckenvorstufe aus einer Extruderschneckenvorstufenlegierung; und (ii) Vornehmen einer thermochemi- schen Oberflächenbehandlung zum Differenzieren der Extruderschneckenvorstufe zu einem Extruderschneckenkern und einer Oberflächenrandzone, wobei die Extruderschneckenvorstufe einem Medium ausgesetzt wird, wobei sich das Medium von einer regulären Erdatmosphäre durch einen erhöhten Chrom- und/oder Boranteil unterscheidet. Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: According to a first aspect of the invention, the object solves a process for producing an extruder screw, for use in an extruder for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a starting material comprising a polymer, comprising the steps of (i) preparing an extruder screw precursor from an extruder screw precursor alloy; and (ii) performing a thermochemical surface treatment to differentiate the extruder screw precursor to an extruder screw core and a surface rim zone, wherein the extruder screw precursor is exposed to a medium, the medium being different from a regular earth atmosphere by an increased chromium and / or boron content. Conceptually, the following is explained:

Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie„ein",„zwei" usw. im Regelfall als„mindestens"-Angaben zu verstehen sein sollen, also als„mindestens ein...",„mindestens zwei ..." usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext aus- drücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur„genau ein ...",„genau zwei ..." usw. gemeint sein können. Ein„Extruder" ist eine Maschine, die ein Ausgangsmaterial einzieht, fördert, aufschmilzt, homogenisiert und kontinuierlich aus einer formgebenden Öffnung herauspresst oder dis- kontinierlich in ein Werkzeug einspritzt. Ein Extruder kann eine, zwei oder mehr als zwei Extruderschnecken aufweisen. First of all, it should be expressly pointed out that, in the context of the present patent application, indefinite articles and numbers such as "a", "two" etc. should as a rule be understood as "at least" information, ie as "at least one ...", "At least two ...", etc., unless it is expressly stated in the context in question or it is obvious or technically compelling to the skilled person that only "exactly one ...", "exactly two ..." etc. may be meant. An "extruder" is a machine that retracts, feeds, melts, homogenizes and continuously extrudes a raw material from a shaping orifice or dispenses it into a tool in a dis- proportioned manner An extruder may have one, two or more than two extruder screws.

Eine„Extruderschnecke" ist ein besonders wichtiges Maschinenelement eines Extruders. Gemeinsam mit dem Zylinder bildet sie die Plastifiziereinheit, in der der Kunststoff aufgeschmolzen wird. Durch die Geometrie der Schnecke wird die Fördergleichmäßigkeit, Qualität und Fördermenge bestimmt. Die Extruderschnecke hat die Aufgabe, den Kunst- stoff in den Zylinder einzuziehen, ihn zu fördern, aufzuschmelzen und zu homogenisieren. Ebenso muss sie einen Druck aufbauen, um das Werkzeug zu durchströmen. An "extruder screw" is a particularly important machine element of an extruder.Together with the cylinder, it forms the plasticizing unit, in which the plastic is melted.The geometry of the screw determines the delivery uniformity, quality and delivery rate.The extruder screw has the task of the art - To feed the material into the cylinder, to convey it, to melt it and to homogenize it, as well as to build up a pressure to flow through the tool.

Ein„Ausgangsmaterial" bezeichnet alle im weitesten Sinne beim Plastifizieren von insbesondere thermo- und/oder duroplastischen Polymeren verwendeten Ausgangsstoffe. Dazu zählen auch Additive und Markermaterialien. Üblicherweise weist das Ausgangs- material eine spezielle Rezeptur auf. Insbesondere kann das Ausgangsmaterial Flammschutzmittel und Füllstoff, insbesondere Glasfasern, aufweisen. A "starting material" refers to all the starting materials used in the broadest sense in the plastification of, in particular, thermosetting and / or thermosetting polymers, including additives and marker materials, etc. The starting material usually has a special formulation Glass fibers.

Ein„Polymer" ist ein aus Makromolekülen bestehender chemischer Stoff. In vielen Fällen besteht ein Polymer aus nicht identischen Makromolekülen. Synthetische oder halbsynthetische Polymere sind die Hauptkomponente für die Herstellung von Kunststoffen. Unter einem„Extruderschneckenkern" wird das Kernmaterial einer Extruderschnecke verstanden. Gemeinsam mit der„Oberflächenrandzone" bildet der Extruderschneckenkern die Extruderschnecke. Die Oberflächenrandzone ist eine Oberflächenrandschicht der Extruderschnecke, die einige wenige Mikrometer bis hin zu einigen zehntel Millimeter oder sogar einige Millimeter dick sein kann. Die Dicke der Oberflächenrandzone wird durch das Oberflächenbehandlungsverfahren bestimmt, sodass das Oberflächenbehandlungsverfahren über die Dicke der Oberflächenrandzone entscheidet. Demnach differenziert das Oberflächenbehandlungsverfahren zwischen der Oberflächenrandschicht und dem Extruderschneckenkern. Unter einer„Extruderschneckenvorstufe" wird ein unbehandelter Extruderschneckenroh- ling verstanden. Durch die Oberflächenbehandlung differenziert das Oberflächenbehandlungsverfahren die Extruderschneckenvorstufe in die Oberflächenrandschicht und den Extruderschneckenkern. A "polymer" is a chemical composed of macromolecules, and in many cases a polymer consists of non-identical macromolecules Synthetic or semisynthetic polymers are the main component for the production of plastics An "extruder screw core" is understood to mean the core material of an extruder screw. The surface edge zone is a surface edge layer of the extruder screw, which can be a few microns up to a few tenths of a millimeter or even a few millimeters thick The thickness of the surface rim zone is determined by the surface treatment method Accordingly, the surface treatment process differentiates between the surface skin layer and the extruder screw core. By an "extruder screw precursor" is meant an untreated extruder screw billet. Through the surface treatment, the surface treatment process differentiates the extruder screw precursor into the surface skin layer and the extruder screw core.

Unter einer„Legierung" wird ein metallischer Werkstoff verstanden, der aus mindestens zwei Elementen besteht, die gemeinsam das metalltypische Merkmal des kristallinen Aufbaus mit Metallbindung aufweisen. By an "alloy" is meant a metallic material consisting of at least two elements which together have the metal-typical characteristic of the crystalline structure with metal bonding.

Das Verhalten der Elemente in einer Legierung und ihr Einfluss auf deren Eigenschaften sind in der Regel von drei Faktoren abhängig: Art und Anzahl der Legierungspartner, ihrem Massenanteil an der Legierung sowie der Temperatur. Diese Faktoren bestimmen die jeweilige Aufnahmefähigkeit, das heißt Löslichkeit des einen Elementes im anderen und ob die Legierungspartner Mischkristalle oder Gemische aus reinen Kristallen der jeweiligen Legierungskomponenten bilden. The behavior of the elements in an alloy and their influence on their properties are generally dependent on three factors: type and number of alloying partners, their mass fraction of the alloy and the temperature. These factors determine the respective receptivity, ie solubility of one element in the other and whether the alloying partners form mixed crystals or mixtures of pure crystals of the respective alloy components.

Unter einer„Extruderschneckenvorstufenlegierung" wird die Legierung der Extruderschneckenvorstufe verstanden. By an "extruder screw precursor alloy" is meant the alloy of the extruder screw precursor.

Unter einer„Extruderschneckenkernlegierung" wird die Legierung des Extruderschne- ckenkerns verstanden. An "extruder screw core alloy" is understood to mean the alloy of the extruder screw core.

Unter einer„Oberflächenrandzonenlegierung" wird die Legierung der Oberflächenrandzone verstanden. By a "surface edge zone alloy" is meant the alloy of the surface edge zone.

Unter einer„Oberflächenbehandlung" wird die Durchführung einer Technologie verstanden, mit der eine Eigenschaft einer Oberfläche verändert wird. Insbesondere kann mit einer Oberflächenbehandlung die Stoffzusammensetzung also die Legierung einer Oberflächenrandzone beeinflusst werden. Weiterhin kann mit einer Oberflächenbehandlung die Gefügestruktur einer Oberflächenrandzone verändert werden. Die Grundidee bei einer Oberflächenbehandlung ist es, als Resultat der unterschiedlichen Eigenschaften von Oberflächenrandzone und Kernmaterial, insbesondere von Extruderschneckenkern, eine Funktionstrennung zwischen dem Volumen einer Extruderschnecke und seiner Oberfläche zu erreichen. A "surface treatment" is understood to mean the implementation of a technology that alters a property of a surface, in particular a surface treatment can influence the composition of the substance, ie the alloying of a surface rim zone in a surface treatment, it is, as a result of the different properties of surface edge zone and core material, in particular extruder screw core, a To achieve separation of functions between the volume of an extruder screw and its surface.

Unter einer„thermochemi sehen Oberflächenbehandlung" wird ein Oberflächenbehandlungsverfahren verstanden, bei dem ein Werkstoff mittels einer thermisch-chemischen Einwirkung behandelt wird. Dabei wird zunächst ein Legierungsbestandteil durch chemi- sehe Reaktion und/oder durch einen physikalischen Vorgang, insbesondere durch eine Abscheidung aus einem zuvor verdampften Werkstoff, auf einen Grundwerkstoff abgeschieden und diffundiert anschließend in diesen ein und/oder reagiert mit Bestandteilen des Grundwerkstoffes. Thermochemi sehe Oberflächenbehandlungsverfahren werden überwiegend bei Temperaturen oberhalb von 500 °C oder sogar bei Temperaturen ober- halb von 700 °C durchgeführt. Typische Verfahrenszeiträume für ein thermochemi sches Obelflächenbehandlungsverfahren liegen bei bis zu 40 h oder in Einzelfällen auch mehr als 40 h. A "thermochemical surface treatment" is understood to mean a surface treatment process in which a material is treated by means of a thermal-chemical action, whereby an alloying constituent is first chemically reacted and / or by a physical process, in particular by a deposition from a previously evaporated material, deposited on a base material and then diffused into this and / or reacts with constituents of the base material Thermochemi see surface treatment methods are predominantly carried out at temperatures above 500 ° C or even at temperatures above 700 ° C. Typical Verfahrenszeiträume for a thermochemi cal Obelflächenbehandlungsverfahren be up to 40 h or in some cases more than 40 h.

Unter einem„Medium" wird ein gasförmiger, ein flüssiger oder ein fester Stoff verstanden. Unter der„regulären Erdatmosphäre" wird das Gasgemisch der Erdatmosphäre verstanden. Trockene Luft besteht hauptsächlich aus den zwei Gasen Stickstoff (rund 78,08 Vol.- %) und Sauerstoff (rund 20,95 Vol.-%). Daneben gibt es noch die Komponenten Argon (0,93 Vol.-%), Kohlenstoffdioxid (0,04 Vol.-%) und andere Gase in Spuren. A "medium" is understood to mean a gaseous, a liquid or a solid substance. The "regular atmosphere" is understood as meaning the gas mixture of the earth's atmosphere. Dry air mainly consists of the two gases nitrogen (around 78.08% by volume) and oxygen (around 20.95% by volume). In addition, there are the components argon (0.93 vol .-%), carbon dioxide (0.04 vol .-%) and other gases in traces.

Der Stand der Technik sah bislang vor, dass besonders belastete Extruderschnecken mit einem Wärmebehandlungsverfahren durchgehärtet und eingesetzt wurden oder steggepanzerte Extruderschnecken zum Einsatz kamen. The prior art has heretofore provided that particularly loaded extruder screws were through-hardened and used with a heat treatment process or that bar-armored extruder screws were used.

In der Praxis wurden Extruderschnecken mit einem Extruderschneckendurchmesser bis ca. 50 mm überwiegend durchgehärtet, während Extruderschnecken mit einem größeren Durchmesser der Extruderschnecke bislang überwiegend steggepanzert wurden. Speziell bei besonderen Anforderungen an abrasive und korrosive Beständigkeit werden im Stand der Technik pulvermetallurgische Stähle eingesetzt, die einem Wärmebehandlungsverfahren unterzogen und so durchgehärtet werden. Diese pulvermetallurgischen Stähle enthalten marktüblich bis ca. 20°% Chrom als Legierungsbestandteil. In practice, extruder screws with an extruder screw diameter of up to approx. 50 mm were predominantly through-hardened, whereas extruder screws with a larger diameter of the extruder screw have hitherto been mainly bar-reinforced. Especially in the case of special requirements for abrasive and corrosive resistance, powder metallurgical steels are used in the prior art, which undergo a heat treatment process and are thus through-hardened. These powder metallurgical steels contain up to approx. 20% chromium as an alloying component.

Chrom bildet mit Kohlenstoff Chromkarbide, die als Hartstoffe gegen abrasiven Ver- schleiß schützen. Chromium forms chromium carbides with carbon, which protect against abrasive wear as hard materials.

Freies Chrom an der Oberfläche bildet eine Passivschicht gegen korrosiven Angriff. Free chrome on the surface forms a passive layer against corrosive attack.

Je nach Wärmebehandlungsform ist die Wirkung von Chrom entweder als Hartstoffe gegen abrasiven Verschleiß oder als Passivschicht gegen korrosiven Angriff stärker ausgeprägt. Es hat sich gezeigt, dass der Chromanteil insbesondere bei stark beanspruchten Extruderschnecken zur Erfüllung beider Aufgaben nicht ausreichend war und es so überwiegend zu korrosiven Verschleißerscheinungen einer Extruderschnecke kam. Depending on the heat treatment, the effect of chromium is more pronounced either as hard materials against abrasive wear or as a passive layer against corrosive attack. It has been shown that the chromium content was insufficient to fulfill both tasks, in particular in heavily loaded extruder screws, and thus the corrosive signs of wear of an extruder screw predominated.

Abweichend wird hier vorgeschlagen, dass zunächst eine Extruderschneckenvorstufe aus einer Extruderschneckenlegierung gefertigt wird und diese Extruderschneckenvorstufe anschließend einer thermochemi sehen Oberflächenbehandlung unterzogen wird, sodass ein Legierungsbestandteil in die Oberflächenrandzone einer Extruderschnecke eindiffundiert, wodurch eine Differenzierung der Extruderschneckenvorstufe zu einem Extruderschneckenkern und einer Oberflächenrandzone erfolgt. Dabei wird die Extruderschnecke während der thermochemi sehen Oberflächenbehandlung einem Medium ausgesetzt, wel- ches sich von der regulären Erdatmosphäre unterscheidet. By way of derogation, it is proposed here that first an extruder screw precursor is produced from an extruder screw alloy and then this extruder screw precursor is subjected to a thermochemical surface treatment, so that an alloy constituent diffuses into the surface edge zone of an extruder screw, whereby a differentiation of the extruder screw precursor to an extruder screw core and a surface edge zone takes place. During the thermochemical surface treatment, the extruder screw is exposed to a medium which differs from the regular earth atmosphere.

Insbesondere ist so also konkret unter anderem denkbar, dass der Bestandteil eines Legierungsanteils in der Oberflächenrandzone gezielt erhöht oder gesenkt wird, wodurch eine Eigenschaft der Oberflächenrandzone einer Extruderschnecke beeinflusst werden kann. Insbesondere wird unter anderem auch vorgeschlagen, dass ein Legierungsbestandteil auf der Oberfläche einer Extruderschnecke abgeschieden wird und von dort in die Oberflä- chenrandzone der Extruderschnecke eindiffundiert. In particular, it is concretely conceivable, inter alia, that the constituent of an alloy fraction in the surface marginal zone is deliberately increased or decreased, as a result of which a property of the surface marginal zone of an extruder screw can be influenced. In particular, it is also proposed, inter alia, that an alloy constituent is deposited on the surface of an extruder screw and from there diffuses into the surface edge zone of the extruder screw.

Konkret ist ebenfalls denkbar, dass die Extruderschnecke einer thermischen Oberflächenbehandlung unterzogen wird, mit der die Gefügestruktur der Oberflächenrandzone beein- flusst wird, sodass sich eine Eigenschaft einer Oberflächenrandzone beeinflussen lässt. Concretely, it is also conceivable that the extruder screw is subjected to a thermal surface treatment, with which the microstructure of the surface edge zone is influenced, so that a property of a surface edge zone can be influenced.

Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass eine Funktionstrennung zwischen der Oberflächenrandzone und dem Extruderschneckenkern erreicht werden kann, wobei die Oberflächenrandzone andere Materialeigenschaften aufweist als der Extruder schneckenkern. Advantageously, it can be achieved that a separation of functions between the surface edge zone and the extruder screw core can be achieved, wherein the surface edge zone has different material properties than the extruder screw core.

Insbesondere kann so vorteilhaft erreicht werden, dass die Oberflächenrandzone eine hö- here Oberflächenhärte und/oder eine höhere Temperaturbeständigkeit und/oder eine andere Gefügezusammensetzung und/oder eine niedrigere Oberflächenreibung aufweist, wodurch die Oberflächenrandzone korrosionsbeständiger und/oder abrasionsbeständiger wird. In particular, it can be achieved so advantageously that the surface edge zone has a higher surface hardness and / or a higher temperature resistance and / or a different microstructure composition and / or a lower surface friction, as a result of which the surface edge zone becomes more corrosion-resistant and / or abrasion-resistant.

Ebenfalls kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Oberflächenrandzone eine geschlos- sene homogene Material Schicht aufweist, wodurch unter anderem der Reibungsbeiwert der Oberflächenrandschicht reduziert werden kann. Likewise, it can advantageously be achieved that the surface edge zone has a closed homogeneous material layer, as a result of which, inter alia, the coefficient of friction of the surface layer of the surface can be reduced.

Weiterhin kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Extruderschnecke bessere Antihaft- Eigenschaften aufweist und so einfacher und schneller gereinigt werden kann. Furthermore, it can be advantageously achieved that the extruder screw has better non-stick properties and can be cleaned easier and faster.

Ebenfalls kann so konkret unter anderem vorteilhaft erreicht werden, dass eine Extruder- Schnecke in der Oberflächenrandzone eine hohe Härte mit den oben bereits aufgeführten Vorteilen aufweisen kann, wobei der Extruderschneckenkern noch eine höhere Zähigkeit gegenüber der Oberflächenrandschicht aufweisen kann und so vorteilhafterweise noch ein höheres Maß an Verformung zulässt, bevor es zu einem Versprödungsbruch kommt. Insgesamt kann so die Oberflächenhärte verbessert werden, ohne dabei wie bei einer durchgehärteten Extruderschnecke einen vorzeitigen Versprödungsbruch befürchten oder bei der Auslegung der Extruderschnecke berücksichtigen zu müssen. It can also be achieved in concrete terms, inter alia, advantageously that an extruder screw in the surface edge zone can have a high hardness with the advantages already mentioned above, wherein the extruder screw core can still have a higher toughness with respect to the surface layer and thus advantageously still a higher degree Deformation allows before it comes to an embrittlement break. Overall, the surface hardness can be improved without doing so as in a hardened extruder screw to fear a premature brittleness fracture or to consider in the design of the extruder screw.

Außerdem kann so vorteilhaft erreicht werden, dass die Produktlebensdauer einer Extruderschnecke erhöht werden kann, wodurch die Produktlebenskosten einer Extruderschnecke reduziert werden kann. Weiterhin kann vorteilhaft erreicht werden, dass mit einer Extruderschnecke überhaupt erst Ausgangsstoffe verarbeitet werden können, die einen sehr hohen korrosiven und/oder abrasiven Verschleiß bedingen, insbesondere Ausgansstoffe mit einem sehr hohen Anteil an Füllstoffen und/oder einem hohen Anteil an Flammschutzmittel. In addition, can be achieved so advantageous that the product life of an extruder screw can be increased, whereby the product life costs of an extruder screw can be reduced. Furthermore, it can be advantageously achieved that starting materials can be processed with an extruder screw in the first place, which require very high corrosive and / or abrasive wear, in particular Ausgansstoffe with a very high content of fillers and / or a high proportion of flame retardants.

Es kann vorteilhaft erreicht werden, dass Elemente aus dem Medium in die Oberflächen- randschicht eindiffundieren, wodurch keine Beschichtung aufgebracht wird, sondern eine gegenüber dem Ausgangsmaterial veränderte Oberflächenrandzone mit einer Diffusionstiefe erreicht wird. Dies ermöglicht eine Extruderschnecke, die gleichzeitig außen hart und trotzdem insgesamt noch duktil ist. It can be advantageously achieved that elements from the medium diffuse into the surface edge layer, as a result of which no coating is applied, but instead of the starting material, a changed surface edge zone having a diffusion depth is achieved. This allows an extruder screw, which is hard at the same time outside and still ductile at the same time.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen einer Extruderschnecke, zum Einsatz in einem Extruder zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, insbesondere eines ein Polymer aufweisenden Ausgangsmaterials, wobei die hergestellte Extruderschnecke einen Extruderschneckenkern mit einer Extruderschneckenkernlegierung und eine Oberflächenrandzone mit einer Oberflächenrandzonenlegierung aufweist, wobei die die Oberflächenrandzonenlegierung einen Chromanteil von mehr als 20 Gew.-% Chrom aufweist, bevorzugt von mehr als 26 Gew.-% Chrom, besonders bevorzugt von mehr als 30 Gew.-% Chrom, mit den Schritten (i) Fertigen einer Extruderschneckenvorstufe aus einer Extruderschneckenvorstufenlegie- rung und (ii) Vornehmen einer thermochemi sehen Oberflächenbehandlung zum Differenzieren der Extruderschneckenvorstufe zu dem Extruderschneckenkern und der Ober- flächenrandzone, wobei die Extruderschneckenvorstufe einem Medium ausgesetzt wird, wobei sich das Medium von einer regulären Erdatmosphäre unterscheidet. Nach diesem Aspekt der Erfindung wird vorteilhaft ein Verfahren zur Herstellung einer Extruderschnecke vorgeschlagen, wobei die Extruderschnecke während einer thermoche- mischen Oberflächenbehandlung einem von einer regulären Erdatmosphäre abweichen- den Medium ausgesetzt wird, sodass vorteilhaft eine Extruderschnecke erzielt wird, die einen Extruderschneckenkern mit einer Extruderschneckenkernlegierung und eine Ober- flächenrandzone mit einer Oberflächenrandzonenlegierung aufweist, wobei die die Ober- flächenrandzonenlegierung vorteilhaft einen Chromanteil von mehr als 20 Gew.-% Chrom aufweist, bevorzugt von mehr als 26 Gew.-% Chrom, besonders bevorzugt von mehr als 30 Gew.-% Chrom. According to a second aspect of the invention, the object solves a method for producing an extruder screw, for use in an extruder for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a polymer having starting material, wherein the extruder screw produced an extruder screw core with an extruder screw core alloy and a surface edge zone a surface edge zone alloy, the surface edge zone alloy having a chromium content of more than 20% by weight chromium, preferably more than 26% chromium by weight, more preferably more than 30% chromium by weight, with the steps (i) Preparing an extruder screw precursor from an extruder screw precursor alloy; and (ii) performing a thermochemical surface treatment to differentiate the extruder screw precursor to the extruder screw core and the surface rim zone, the extruder screw precursor exhausting a medium is protected, whereby the medium differs from a regular earth's atmosphere. According to this aspect of the invention, a method is advantageously proposed for producing an extruder screw, wherein the extruder screw is exposed to a medium deviating from a regular atmosphere during a thermochemical surface treatment, so that advantageously an extruder screw is obtained which comprises an extruder screw core with an extruder screw core alloy a surface edge zone having a surface edge zone alloy, wherein the surface edge zone alloy advantageously has a chromium content of more than 20% by weight chromium, preferably greater than 26% by weight chromium, particularly preferably greater than 30% by weight Chrome.

Bevorzugt umfasst die thermochemische Oberflächenbehandlung ein Chromieren und/o- der Borieren. Preferably, the thermochemical surface treatment comprises chromating and / or boriding.

Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: Conceptually, the following is explained:

Unter„Chromieren" oder auch„Inchromieren" wird ein thermochemisches Oberflächen- behandlungsverfahren verstanden, bei dem Chrom bei hohen Temperaturen aus einem einen Körper umgebenden Medium in die Randzone eines Körpers eindiffundiert, wodurch die Hitzebeständigkeit, die Härte, die Verschleißfestigkeit du die Korrosionsbeständigkeit des Körpers erhöht werden kann. Ausgehend von dem Kohlenstoffgehalt des zu chromierenden Körpers wird unterschieden zwischen weichinchromieren und hartin- chromieren, wobei die Verfahren zu unterschiedlichen Materialeigenschaften führen. Insbesondere wird beim hartinchromieren eine höhere Härte jedoch eine geringere maximale Eindringtiefe des Chroms erreicht. By "chromating" or "inchromizing" is meant a thermochemical surface treatment process in which chromium diffuses at high temperatures from a medium surrounding a body to the periphery of a body, whereby the heat resistance, the hardness, the wear resistance, the corrosion resistance of the body can be increased. On the basis of the carbon content of the body to be chromed, a distinction is made between soft-ingraining and hard-chromium-plating, the processes leading to different material properties. In particular, a higher hardness but a lower maximum penetration depth of chromium is achieved in hartinchromieren.

Unter„Borieren" wird ein thermochemisches Oberflächenbehandlungsverfahren verstanden, bei dem Bor bei hohen Temperaturen aus einem einen Körper umgebenden Medium in die Randzone eines Körpers eindiffundiert, wodurch die Materialeigenschaften des Körpers verbessert werden können. So wird hier konkret unter anderem vorgeschlagen, dass die Oberflächenrandschicht einer Extruderschnecke mit Chrom angereichert wird, indem Chrom auf der Oberfläche bei Temperaturen zwischen 800 °C und 1200 °C abgeschieden wird, insbesondere bei 900 °C, und das Chrom in die Oberflächenrandschicht eindiffundiert, insbesondere stammt das Chrom dabei aus einem pulverförmigen und/oder einem flüssigen und/oder einem gasförmigen Kontaktmaterial. By "boriding" is meant a thermochemical surface treatment process in which boron diffuses at high temperatures from a medium surrounding a body into the edge zone of a body, whereby the material properties of the body can be improved. Specifically, it is proposed, inter alia, that the surface boundary layer of an extruder screw is enriched with chromium by depositing chromium on the surface at temperatures between 800 ° C. and 1200 ° C., in particular at 900 ° C., and the chromium diffuses into the surface layer of the surface, In particular, the chromium is derived from a pulverulent and / or a liquid and / or a gaseous contact material.

Hierbei wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das eindiffundierte Chrom mit dem vorhandenen oder zuvor aufgekohlten Kohlenstoff des Stahls harte Chromkarbide bildet. Dabei entstehen je nach Temperatur und Behandlungsdauer unterschiedlich dicke Karbidschichten mit unterschiedlichen Härten. Here, a method is proposed in which the diffused chromium forms hard chromium carbides with the existing or previously carburized carbon of the steel. Depending on the temperature and duration of treatment, differently thick carbide layers with different hardnesses are formed.

Insbesondere kann in der Oberflächenrandschicht ein Chromanteil von bis zu 60 % erreicht werden, wobei je nach Kohlenstoffgehalt der Extruderschneckenvorstufe auch zusätzliche Chromkarbide an der Oberfläche gebildet werden können. Konkret wird unter anderem Vorgeschlagen ein Hartinchromieren als Verfahren anzuwenden. In particular, a chromium content of up to 60% can be achieved in the surface layer of the surface, and depending on the carbon content of the extruder screw precursor, additional chromium carbides can also be formed on the surface. Specifically, it is proposed, among other things, to use a hard-in-chromating process.

Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass durch die hohe Härte und die überaus hohe Temperaturbeständigkeit von Chromkarbidschichten ein hoher Widerstand gegenüber abrasivem Verschleiß erreicht wird, insbesondere kann eine Oberflächenhärte von etwa 2.000 Micro- Vickers bei einer Schichttiefe von 5 - 25 Mikrometern und eine Temperaturbeständigkeit von 900 °C erreicht werden, insbesondere kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sogar eine Temperaturbeständigkeit von 1100 °C erreicht werden, wobei unabhängig von der Temperaturbeständigkeit bei einer niedrig legierten Extruderschneckenvorstufe auch eine Schichttiefe von bis zu 100 Mikrometern erreicht werden kann. Advantageously, it can be achieved that a high resistance to abrasive wear is achieved by the high hardness and the extremely high temperature resistance of chromium carbide, in particular, a surface hardness of about 2,000 micro Vickers at a layer depth of 5 - 25 micrometers and a temperature resistance of 900 In particular, even a temperature resistance of 1100 ° C. can be achieved in a particularly advantageous embodiment, it also being possible to achieve a layer depth of up to 100 micrometers, regardless of the temperature resistance of a low-alloyed extruder screw precursor.

Ebenfalls vorteilhaft kann erreicht werden, dass aufgrund der spezifischen Struktur der Chromkarbidschicht in der Oberflächenrandzone der Extruderschnecke die Neigung zu Adhäsionsverschleiß gering ist, insbesondere bildet eine Chromkarbidschicht eine besonders dicht geschlossene besonders homogene Oberflächenschicht. Weiterhin kann besonders vorteilhaft erreicht werden, dass Chromkarbidschichten eine hohe Resistenz gegen Oxidation und korrosive Medien aufweisen, wodurch korrosiver Verschleiß maßgeblich reduziert werden kann. It can also be achieved with advantage that due to the specific structure of the chromium carbide layer in the surface edge zone of the extruder screw, the tendency to Adhesive wear is low, in particular a chromium carbide layer forms a particularly dense closed particularly homogeneous surface layer. Furthermore, it can be achieved particularly advantageously that chromium carbide layers have a high resistance to oxidation and corrosive media, as a result of which corrosive wear can be significantly reduced.

Zusätzlich kann vorteilhaft erreicht werden, dass der Extruderschneckenkern auch nach dem Herstellen einer Chromkarbidschicht in der Oberflächenrandzone gehärtet werden kann, insbesondere während und/oder nach der Oberflächenbehandlung, sodass eine besonders vorteilhafte Härte der Oberfläche und Zähigkeit des Extruderschneckenkerns sowie eine ideale Funktionstrennung zwischen der nun besonders harten Oberflächenrandzone und dem ideal zähen Extruder schneckenkern erreicht werden kann. In addition, it can advantageously be achieved that the extruder screw core can also be hardened after the production of a chromium carbide layer in the surface edge zone, in particular during and / or after the surface treatment, so that a particularly advantageous hardness of the surface and toughness of the extruder screw core and an ideal separation of functions between the now particularly Hard surface edge zone and the ideal tough extruder screw core can be achieved.

Weiterhin wird hier konkret unter anderem vorgeschlagen, dass die Oberflächenrand- schicht einer Extruderschnecke mit Bor angereichert wird, indem Bor bei Temperaturen zwischen 850 °C und 950 °C auf der Oberfläche abgeschieden wird und das Bor in die Oberflächenrandschicht eindiffundiert, insbesondere stammt das Bor dabei aus einem pulverförmigen und/oder einem flüssigen und/oder einem gasförmigen Kontaktmaterial. Furthermore, it is concretely proposed, inter alia, that the surface boundary layer of an extruder screw be enriched with boron by depositing boron at temperatures between 850 ° C. and 950 ° C. on the surface and by diffusing the boron into the surface layer, in particular the boron thereby being obtained from a powdery and / or a liquid and / or a gaseous contact material.

Hierbei wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das eindiffundierte Bor mit dem vor- handenen oder zuvor aufgekohlten Kohlenstoff des Stahls harte Borkarbide bildet. Here, a method is proposed in which the diffused boron with the existing or previously carburized carbon of the steel forms hard boron carbides.

Dabei entstehen je nach Temperatur und Behandlungsdauer unterschiedlich dicke Karbidschichten mit unterschiedlichen Härten. Depending on the temperature and duration of treatment, differently thick carbide layers with different hardnesses are formed.

Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass durch die hohe Härte und die überaus hohe Temperaturbeständigkeit von Borkarbidschichten ein hoher Widerstand gegenüber abra- sivem Verschleiß erreicht wird, insbesondere kann eine Oberflächenhärte von bis zu 2.100 Micro- Vickers bei einer Schichttiefe von 10 - 300 Mikrometern und eine Temperaturbeständigkeit von 500 °C erreicht werden. Ebenfalls vorteilhaft kann erreicht werden, dass aufgrund der spezifischen Struktur der Borkarbidschicht in der Oberflächenrandzone der Extruderschnecke die Neigung zu Ad- häsionsverschleiß gering ist, insbesondere bildet eine Borkarbidschicht eine besonders dicht geschlossene besonders homogene Oberflächenschicht. It can advantageously be achieved by the high hardness and the extremely high temperature resistance of boron carbide layers, a high resistance to abrasive wear is achieved, in particular, a surface hardness of up to 2,100 Micro Vickers at a layer depth of 10 - 300 micrometers and a Temperature resistance of 500 ° C can be achieved. It can also be advantageously achieved that due to the specific structure of the boron carbide layer in the surface edge zone of the extruder screw, the tendency for adhesion wear is low, in particular a boron carbide layer forms a particularly dense, particularly homogeneous surface layer.

Zusätzlich kann vorteilhaft erreicht werden, dass der Extruderschneckenkern auch nach dem Herstellen einer Borschicht in der Oberflächenrandzone vergütet werden kann, insbesondere während und/oder nach der Oberflächenbehandlung, sodass eine besonders vorteilhafte Zähigkeit des Extruderschneckenkerns sowie eine ideale Funktionstrennung zwischen der nun besonders harten Oberflächenrandzone und dem ideal zähen Extruderschneckenkern erreicht werden kann. In addition, it can advantageously be achieved that the extruder screw core can be tempered even after the production of a boron layer in the surface edge zone, in particular during and / or after the surface treatment, so that a particularly advantageous toughness of the extruder screw core and an ideal separation of functions between the now very hard surface edge zone and the ideally tough extruder screw core can be achieved.

Ebenfalls wird hier konkret unter anderem vorgeschlagen, dass die Oberflächenrand- schicht einer Extruderschnecke mit Chrom und Bor angereichert wird, indem Chrom und Bor gleichzeitig oder erst Bor dann Chrom oder erst Chrom und dann Bor auf der Oberfläche abgeschieden werden und Chrom und Bor in die Oberflächenrandschicht eindiffundieren, insbesondere stammen Chrom und Bor dabei aus einem pulverförmigen und/o- der einem flüssigen und/oder einem gasförmigen Kontaktmaterial. It is also concretely proposed, inter alia, that the surface boundary layer of an extruder screw be enriched with chromium and boron by depositing chromium and boron simultaneously or first boron then chromium or first chromium and then boron on the surface and chromium and boron in the surface layer In particular, chromium and boron originate from a pulverulent and / or a liquid and / or a gaseous contact material.

Insbesondere wird hier vorgeschlagen eine Mischkarbidschicht aus Borkarbiden und Chromkarbiden einzusetzen und dabei die jeweiligen Vorteile und Eigenschaften miteinander vorteilhaft zu vereinen. In particular, it is proposed here to use a mixed carbide layer of boron carbides and chromium carbides, while advantageously combining the respective advantages and properties with one another.

So bildet Borkarbid mit seiner Stängelartigen zur Oberfläche wachsenden tiefgehenden Struktur eine ideale Verankerung mit dem Extruderschneckenkern, während die vergleichsweise flache Chromkarbidschicht vorteilhaft eine besonders hohe Temperaturbe- ständigkeit sowie eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit ermöglicht. Thus, boron carbide, with its stalk-like deep structure growing to the surface, forms an ideal anchorage with the extruder screw core, while the comparatively flat chromium carbide layer advantageously permits particularly high temperature resistance and very good corrosion resistance.

Hierbei wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das eindiffundierte Chrom und das eindiffundierte Bor mit dem vorhandenen oder zuvor aufgekohlten Kohlenstoff des Stahls harte Chromkarbide und harte Borkarbide bilden. Dabei entstehen je nach Temperatur und Behandlungsdauer unterschiedlich dicke Kar- bidschichten mit unterschiedlichen Härten und Eigenschaften Here, a method is proposed in which the diffused chromium and the diffused boron with the existing or previously carburized carbon of the steel form hard chromium carbides and hard boron carbides. Depending on the temperature and duration of treatment, different thicknesses of carbide layers with different hardnesses and properties are produced

Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass durch die hohe Härte und die überaus hohe Temperaturbeständigkeit der Karbidschicht aus Borkarbid und Chromkarbid ein hoher Widerstand gegenüber abrasivem Verschleiß erreicht wird, insbesondere kann eine Ober- flächenhärte von bis zu 2.100 Micro- Vickers bei einer Schichttiefe von 300 Mikrometern und eine Temperaturbeständigkeit von 900 °C erreicht werden. The high hardness and the extremely high temperature resistance of the carbide layer of boron carbide and chromium carbide advantageously result in a high resistance to abrasive wear; in particular, a surface hardness of up to 2,100 microvickers can be achieved at a layer depth of 300 micrometers and a temperature resistance of 900 ° C can be achieved.

Ebenfalls vorteilhaft kann erreicht werden, dass aufgrund der spezifischen Struktur der Karbidschicht in der Oberflächenrandzone der Extruderschnecke die Neigung zu Adhäsionsverschleiß gering ist, insbesondere bildet eine Karbidschicht eine besonders dicht geschlossene besonders homogene Oberflächenschicht. Zusätzlich kann vorteilhaft erreicht werden, dass der Extruderschneckenkern auch nach dem Herstellen einer solchen Karbidschicht in der Oberflächenrandzone vergütet werden kann, insbesondere während und/oder nach der Oberflächenbehandlung, sodass eine besonders vorteilhafte Zähigkeit des Extruderschneckenkerns sowie eine ideale Funktionstrennung zwischen der nun besonders harten Oberflächenrandzone und dem ideal zähen Extruderschneckenkern erreicht werden kann. It can also be advantageously achieved that due to the specific structure of the carbide layer in the surface edge zone of the extruder screw, the tendency for adhesion wear is low, in particular a carbide layer forms a particularly dense, particularly homogeneous surface layer. In addition, it can advantageously be achieved that the extruder screw core can also be tempered after the production of such a carbide layer in the surface edge zone, in particular during and / or after the surface treatment, so that a particularly advantageous toughness of the extruder screw core and an ideal separation of functions between the now very hard surface edge zone and the ideal tough extruder screw core can be achieved.

Weiterhin kann besonders vorteilhaft erreicht werden, dass Chromkarbidschichten eine hohe Resistenz gegen Oxidation und korrosive Medien aufweisen, wodurch korrosiver Verschleiß maßgeblich reduziert werden kann. Furthermore, it can be achieved particularly advantageously that chromium carbide layers have a high resistance to oxidation and corrosive media, as a result of which corrosive wear can be significantly reduced.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die thermochemische Oberflä- chenbehandlung ein Chromieren und/oder Borieren nach einem Aufkohlen. In a particularly preferred embodiment, the thermochemical surface treatment comprises a chromating and / or boriding after carburizing.

Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: Unter„Aufkohlen" wird ein Wärmebehandlungsverfahren verstanden, bei dem bei hohen Temperaturen Kohlenstoff in Metalle eindiffundiert. Dazu wird der aufzukohlende Körper in einem kohlenstoffhaltigen Medium auf hohe Temperaturen erhitzt. Das Aufkohlen soll Stähle, die wegen ihres geringen Kohlenstoff-Gehaltes nicht oder nur schlecht zu härten sind, soweit mit Kohlenstoff anreichern, dass ein Härten möglich wird. Meistens wird nur die Randschicht mit Kohlenstoff angereichert, damit sich dort mehr Martensit bildet als im Kern und eine harte Randschicht entsteht. Der Kern kann dabei meist zäh und weich bleiben. Durch Aufkohlen lassen sich gezielt viele Metallcarbide, wie Wolf- ramcarbid, Chromkarbid, Borkarbid oder Tantalcarbid herstellen. Conceptually, the following is explained: By "carburizing" is meant a heat treatment process in which carbon is diffused into metals at high temperatures by heating the body to be carburized in a carbon-containing medium to high temperatures.The carburizing is not or only poorly due to their low carbon content In most cases, only the surface layer is enriched with carbon so that more martensite is formed there than in the core and a hard surface layer is formed, whereby the core can usually remain tough and soft A large number of metal carbides, such as tungsten carbide, chromium carbide, boron carbide or tantalum carbide, can be produced in a targeted manner.

Insbesondere wird vorgeschlagen eine Extruderschneckenvorstufe vor der Oberflächenbehandlung entsprechend aufzukohlen und damit den Kohlenstoffanteil vorteilhaft zu erhöhen, bevor sie einem hier angedachten Oberflächenbehandlungsverfahren unterzogen werden, sodass sich weitere Kombinationen gewünschter Materialeigenschaften vorteil- haft erreichen lassen, insbesondere kann so die Funktionstrennung zwischen dem Extru- derschneckenkernbereich und dem Oberflächenrandbereich noch weiter vorteilhaft verbessern. So kann vorteilhaft erreicht werden, dass der Extruder schneckenkernb ereich, eine hohe Zähigkeit aufweist, während der Oberflächenrandbereich durch Karbide besonders Beständig wird, insbesondere durch Chromkarbide und/oder Borkarbide. Unter anderem wird vorgeschlagen die Extruderschneckenvorstufe derart aufzukohlen, dass in der Oberflächenrandzone ein Kohlenstoffanteil von mindestens 0,2 Gew.-% erreicht wird, bevorzugt einen Kohlenstoffanteil von mindestens 0,6 Gew.-%, besonders bevorzugt einen Kohlenstoffanteil von mehr als 0,6 Gew.-% bis zu 2,2 Gew.-%. In Einzelfällen wird auch vorgeschlagen, dass in der Oberflächenrandzone ein Kohlenstoffan- teil von mehr als 2,2 Gew.-% eingestellt wird. In particular, it is proposed to correspondingly carburize an extruder screw precursor prior to the surface treatment and thus to advantageously increase the carbon content before it is subjected to a surface treatment process envisaged here, so that further combinations of desired material properties can be advantageously achieved, in particular the functional separation between the extruder screw core region and the surface edge area even better advantageous. Thus, it can advantageously be achieved that the extruder has a screw core area, a high toughness, while the surface edge area is particularly resistant to carbides, in particular by chromium carbides and / or boron carbides. Inter alia, it is proposed to carburize the extruder screw precursor such that a carbon content of at least 0.2% by weight is achieved in the surface rim zone, preferably a carbon content of at least 0.6% by weight, more preferably a carbon content of more than 0.6 Wt .-% up to 2.2 wt .-%. In individual cases, it is also proposed that a carbon content of more than 2.2% by weight be set in the surface rim zone.

Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass die Extruderschneckenvorstufe vor dem thermochemi sehen Oberflächenbehandlungsverfahren einen höheren Kohlenstoffanteil erreicht, wodurch mit dem thermochemi sehen Oberflächenbehandlungsverfahren mehr Karbide in der Oberflächenrandzone erreicht werden können. Insbesondere kann eine Legierung erreicht werden, die hartinchromiert werden kann, wodurch besonders vorteilhafte Materialeigenschaften erreicht werden können. Advantageously, this can be achieved by the extruder screw precursor before the thermochemi see surface treatment method reaches a higher carbon content, which can see more carbides in the surface edge zone can be achieved with the thermochemi see surface treatment method. In particular, an alloy can be achieved which can be hard-ingrained, whereby particularly advantageous material properties can be achieved.

Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den Kohlenstoffanteil nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebe- nen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs des Kohlenstoffanteils liefern. It should be expressly understood that the foregoing values for the carbon content should not be construed as being in any way limited, but rather should be exceeded or disregarded on an engineering scale without departing from the described aspect of the invention. In simple words, the values are intended to provide an indication of the size of the range of carbon content proposed here.

Bevorzugt weist die thermochemische Oberflächenbehandlung eine Temperatur oberhalb von 700 °C auf, bevorzugt eine Temperatur oberhalb von 750 °C, besonderes bevorzugt eine Temperatur oberhalb von 800 °C. Vorteilhaft kann damit ein möglichst wirksames Eindiffundieren von Chrom und/oder Bor erreicht werden. Preferably, the thermochemical surface treatment has a temperature above 700 ° C, preferably a temperature above 750 ° C, more preferably a temperature above 800 ° C. Advantageously, the most effective possible diffusion of chromium and / or boron can thus be achieved.

Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Temperatur nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe der hier vorgeschlagenen Mindesttemperatur für das thermochemische Ob erfl ächenb ehandlungsverfahren Ii efern . It should be expressly understood that the foregoing values for the temperature are not to be construed as being in any way limited, but rather are to be exceeded or disregarded on an engineering scale without departing from the described aspect of the invention. In simple terms, the values are meant to indicate the size of the minimum temperature proposed here for the thermochemical surface treatment method.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Extruderschnecke nach der thermochemi sehen Oberflächenbehandlung gehärtet. Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: In a particularly preferred embodiment, the extruder screw is hardened after the thermochemical surface treatment. Conceptually, the following is explained:

Ein„Wärmebehandlungsverfahren" ist ein Verfahren oder eine Verbindung mehrerer Verfahren zur Behandlung eines metallischen Werkstücks, welches dabei in einem bestimmten Verlauf erwärmt und wieder abgekühlt wird, um Werkstoffeigenschaften zu verändern. Dabei können umgebende Mittel Änderungen der Zusammensetzung, etwa des Kohlenstoff- oder Stickstoffgehalts, oder des Kristallgitters bzw. des Kristallgefüges herbeiführen. Beispiele für Wärmebehandlungsverfahren sind Härten und Vergüten. A "heat treatment process" is a process or combination of several processes for treating a metallic workpiece, which is heated and cooled in a particular process to alter material properties of the carbon or nitrogen content, or crystal lattice or crystal structure. Examples of heat treatment processes are hardening and tempering.

„Vergüten" beschreibt eine kombinierte Wärmebehandlung von Metallen, bestehend aus Härten und anschließendem Anlassen. Mit dieser Wärmebehandlung soll das Material in einen Zustand mit hohen Zähigkeitseigenschaften bei gleichzeitig hoher Zugfestigkeit bzw. Härte versetzt werden. Das beste Streckgrenzenverhältnis und die höchste Zähigkeit werden beim Vergüten erreicht, wenn die Härtung vollkommen über das metastabile Mar- tensitgefüge erfolgt ist. Soll Material vergütet werden, so ist ein möglichst kurzfristiges Anlassen nach dem Härten vorzuziehen, um eine eventuelle Rissbildung, hervorgerufen durch innere Spannungen, zu vermeiden. Voraussetzung für die Vergütung ist die Härt- barkeit eines Werkstoffs, also die Fähigkeit, unter bestimmten Bedingungen ein stabiles Martensitgefüge zu bilden. Für die klassische Vergütung ist ein Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,2 % bis 0,3 % des Stahls notwendig. Aufgrund ihrer hervorragenden Eignung werden bestimmte Maschinenbaustähle auch als Vergütungsstahl (in der Regel 0,35 % bis 0,6 % Kohlenstoff) bezeichnet. Als„Härten" bezeichnet man den Vorgang der raschen Abkühlung aus der Austenitphase heraus. Wichtig ist, dass das Material vorher vollständig austenitisiert wurde, das heißt der Ferrit muss vollständig und die Karbide müssen nahezu vollständig aufgelöst sein. Nach dem Austenitisieren wird das Material abgeschreckt. Hierbei wird in der Regel ein martensitisches Gefüge, bei manchen Werkstoffen auch Zwischenstufe oder ein Gemisch aus Martensit und Zwischenstufe, erzeugt. Diese Gefüge haben eine höchstmögliche Härte. "Tempering" describes a combined heat treatment of metals, consisting of hardening and subsequent tempering.This heat treatment is intended to put the material in a state of high toughness properties with high tensile strength and hardness, respectively.The best yield ratio and the highest toughness are achieved during tempering If the material is to be tempered, it is preferable to use tempering as soon as possible after hardening in order to avoid any cracking caused by internal stresses The ability of a material to form a stable martensite structure under certain conditions requires a carbon content of at least 0.2% to 0.3% of the steel for classic tempering also referred to as tempered steel (usually 0.35% to 0.6% carbon). "Hardening" is the process of rapidly cooling out the austenite phase, and it is important that the material be fully austenitized before, ie the ferrite must be complete and the carbides must be almost completely dissolved, and after austenitizing, the material is quenched. As a rule, a martensitic microstructure, in some materials also an intermediate or a mixture of martensite and intermediate grade, is produced, which has the highest possible hardness.

„Abschrecken" bezeichnet die schnelle Abkühlung des erhitzten Werkstücks durch den Einsatz von Abschreckungsmitteln, vorzugsweise Wasser, Öl oder Luft. Hierbei beein- flusst die Wahl des Abschreckungsmittels die zu erzielende Abschreckgeschwindigkeit und somit das entstehende Gefüge. Die wesentlichen Unterschiede zwischen dem Härten und dem Vergüten finden sich in dem Prozessschritt des Anlassens.„Anlassen" bezeichnet ein erneutes Erwärmen des abgeschreckten Stahls. Nach dem Abschrecken ist eine sofortige Anlassstufe bei ca. 150 °C von Vorteil. Hierbei wird das bei der Härtung entstandene, spröde Tetragonalmartensit (Nadelmartensit) unter Ausscheidung von feinen Carbiden in das kubische Martensitge- füge umgewandelt. Dieses besitzt ein geringeres Volumen, sorgt daher für eine Entspannung des Korngitters und beseitigt damit die "Glashärte" des Werkstoffs. Bei weiteren Anlassstufen höherer Temperatur (200 °C bis 350 °C) wird dieser Prozess weiter fortgesetzt. Außerdem wird vorhandener Restaustenit durch Diffusionsvorgänge weiter zersetzt und in Martensit umgewandelt. Hierbei ist eine weitere Härtesteigerung zu beobachten. Der Vorgang des Anlassens kann in mehreren zeitversetzen Stufen erfolgen. Um das Risiko der Bildung von Spannungsrissen zu minimieren oder zu vermeiden, ist ein möglichst zeitnahes Anlassen nach dem Härten anzustreben. Ziel des Anlassens sind der Abbau von Materialspannungen, die durch das Härten entstanden sind, und das endgültige Einstellen der gewünschten technologischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung und Einschnürung. Im Gefüge finden während des Anlassens mehrere Vorgänge statt. Beim Anlassen findet keine kristalline Veränderung statt. Die Härte verringert sich durch den einsetzenden Martensitzerfall mit Bildung von feinsten, ε-Karbiden (oberhalb von ca. 100 °C) und die Ausscheidung von feinen Karbiden "Fe3C" (Zementit, oberhalb ca. 250 °C). Der Grad der Karbidausscheidung und deren Größe steigen mit der Höhe der Anlasstemperatur und damit sinkt in gleichem Maße die Härte. Das Gefüge besteht nach einem vollständigen Anlassen aus ferritischer Matrix mit eingelagerten Karbiden. Bei ca. 200 °C wandelt tetragonaler Martensit in kubisches Martensit um. "Quenching" refers to the rapid cooling of the heated workpiece by the use of quenching agents, preferably water, oil or air, in which the choice of quenching agent influences the quenching rate to be achieved and thus the resulting structure. The main differences between tempering and tempering can be found in the tempering process step "annealing" means reheating the quenched steel After quenching, an immediate annealing step at about 150 ° C is beneficial The resulting brittle tetragonal martensite (coniferous martensite) is converted into the cubic martensite with the excretion of fine carbides, which has a smaller volume, thus relaxing the grain lattice and thus eliminating the "glass hardness" of the material In addition, existing residual austenite is further decomposed by diffusion processes and converted into martensite with a further increase in hardness.The process of tempering can take place in several time-shifting steps from stress cracks to minimie To avoid or avoid a starting as soon as possible after curing is desirable. The aim of the tempering is the reduction of material stresses caused by hardening and the final setting of the desired technological properties such as tensile strength, yield strength, elongation and constriction. In the structure, several processes take place during the start. During tempering no crystalline change takes place. The hardness is reduced by the onset Martensitzerfall with the formation of fine, ε-carbides (above about 100 ° C) and the excretion of fine carbides "Fe3C" (cementite, above about 250 ° C). The degree of carbide precipitation and its size increase with the height of the tempering temperature and thus the hardness decreases to the same extent. The structure consists of a complete tempering of ferritic matrix with embedded carbides. At about 200 ° C, tetragonal martensite converts to cubic martensite.

„Entspannen", auch oft als„Spannungsfrei glühen" bezeichnet, dient dem Abbau von Spannungen im Material. Eine Gefügeumwandlung findet dabei nicht statt. Je nach Temperatur und Haltezeit ist eine geringe Einformwirkung im Gefüge festzustellen, und die Festigkeit kann leicht abfallen. „Austenit" ist die metallographische Bezeichnung für die kubisch-flächenzentrierte Modifikation (Phase) des reinen Eisens und seiner Mischkristalle. Weist das Material Anteile von Kohlenstoff auf, liegt der Austenit als Einlagerungsmischkristall vor. "Relaxing", often referred to as "stress-free annealing", serves to reduce stresses in the material. A structural transformation does not take place. Depending on the temperature and holding time, a slight shaping effect is found in the microstructure, and the strength can easily fall off. "Austenite" is the metallographic term for the face-centered cubic modification (phase) of pure iron and its mixed crystals, and if the material contains carbon, austenite is a mixed-crystal intercalation crystal.

„Martensit" ist ein metastabiles Gefüge in Metallen, das diffusionslos und athermisch durch eine kooperative Scherbewegung aus dem Ausgangsgefüge entsteht. Dabei muss das Material von der Temperatur einer Hochtemperaturphase (Austenit) unter die Gleichgewichtstemperatur zu einer Niedertemperaturphase (Ferrit) abgekühlt werden, insbeson- dere abgeschreckt werden. Die Unterkühlung unter die Gleichgewichtstemperatur muss tief genug sein, um die notwendige Triebkraft für die athermische Phasenumwandlung zu erzeugen, muss aber auch schnell genug erfolgen, um Diffusionsvorgänge zu verhindern. "Martensite" is a metastable structure in metals that is produced diffusion-free and athermic by a cooperative shear motion from the initial structure, where the material must be cooled from the temperature of a high-temperature phase (austenite) below the equilibrium temperature to a low-temperature phase (ferrite), in particular The subcooling below the equilibrium temperature must be deep enough to provide the necessary driving force for the athermal phase transformation, but must also be fast enough to prevent diffusion.

„Ferrit" ist die metallographische Bezeichnung für die kubisch-raumzentrierte Modifikation (Phase) des reinen Eisens und seiner Mischkristalle. Hier wird also konkret unter anderem vorgeschlagen, die Extruderschnecke während der Oberflächenbehandlung oder nach der Oberflächenbehandlung mit einer niedrigen Anlasstemperatur zu härten, wodurch vorteilhaft eine hohe Härte im Extruderschneckenkern erreicht werden kann. Dies ermöglicht vorteilhaft eine ideale Funktionstrennung zwischen einer harten Oberflächenrandschicht und einem harten Extruderschneckenkern, wobei die Härte des Extruderschneckenkerns, in Abhängigkeit der Legierung der Extruderschneckenvorstufe, der Anlasstemperatur und des Anlassverfahrens, im Vergleich zur Härte der Oberflächenrandschicht härter, weicher oder im Besonderen auch gleich hart sein kann. Durch dieses zusätzliche Wärmebehandlungsverfahren können die mechanischen Eigenschaften der Extruderschnecke besonders vorteilhaft auf die gewünschten Zielwerte eingestellt werden. "Ferrite" is the metallographic term for the cubic-body-centered modification (phase) of pure iron and its mixed crystals, which specifically proposes, inter alia, hardening the extruder screw during the surface treatment or after the surface treatment with a low tempering temperature This advantageously allows an ideal separation of functions between a hard surface edge layer and a hard extruder screw core, wherein the hardness of the extruder screw core, depending on the alloy of the extruder screw precursor, the tempering temperature and tempering process, harder compared to the hardness of the surface layer surface, softer or, in particular, equally hard.This additional heat treatment process allows the mechanical properties of the extruder screw to be particularly advantageous for the desired purpose be set.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird hier weiterhin vorgeschlagen die Extruderschnecke während der Oberflächenbehandlung oder nach der Oberflächenbehandlung mit einer höheren Anlasstemperatur zu härten, wodurch vorteilhaft im Extru- derschneckenkern im Vergleich zur Oberflächenrandschicht eine niedrigere Härte er- reicht werden kann. Dadurch entsteht vorteilhaft eine ideale Funktionstrennung zwischen einer harten Oberflächenrandschicht und einem zähen Extruderschneckenkern. Durch dieses zusätzliche Wärmebehandlungsverfahren können die mechanischen Eigenschaften der Extruderschnecke besonders vorteilhaft auf die gewünschten Zielwerte eingestellt werden. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des vorstehenden Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ. In a particularly advantageous embodiment, it is further proposed here to harden the extruder screw during the surface treatment or after the surface treatment with a higher tempering temperature, thereby advantageously taking place in the extruder. The lower core can be achieved a lower hardness compared to the surface layer of the surface. This advantageously creates an ideal separation of functions between a hard surface edge layer and a tough extruder screw core. By means of this additional heat treatment process, the mechanical properties of the extruder screw can be set particularly advantageously to the desired target values. It should be expressly understood that the subject matter of the second aspect may be advantageously combined with the subject matter of the foregoing aspect of the invention, cumulatively either singly or in any combination.

Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Extruderschnecke zum Einsatz in einem Extruder zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Aus- gangsmaterials, insbesondere eines ein Polymer aufweisenden Ausgangsmaterials, wobei die Extruderschnecke einen Extruderschneckenkern mit einer Extruder schneckenkernle- gierung und eine Oberflächenrandzone mit einer Oberflächenrandzonenlegierung aufweist, wobei die Oberflächenrandzone eine Oberflächenbehandlung aufweist, insbesondere eine Extruderschnecke, die mit einem Verfahren nach dem ersten und/oder zweiten Aspekt der Erfindung hergestellt worden ist, wobei die Oberflächenrandzonenlegierung einer behandelten Oberfläche gegenüber der Extruderschneckenkernlegierung einen erhöhten Chromanteil und/oder einen erhöhten Boranteil aufweist. According to a third aspect of the invention, the object is achieved by an extruder screw for use in an extruder for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a starting material comprising a polymer, wherein the extruder screw has an extruder screw core with an extruder screw core alloy and a surface rim zone with an extruder screw Surface edge zone alloy, wherein the surface edge zone has a surface treatment, in particular an extruder screw, which has been produced by a method according to the first and / or second aspect of the invention, wherein the surface edge zone alloy of a treated surface compared to the extruder screw core alloy has an increased chromium content and / or an increased boron content having.

Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: Conceptually, the following is explained:

Mit„Gew.-%" wird das prozentuale Gewicht eines Legierungsbestandteils in einer Le- gierung angegeben, insbesondere einer Extruderschneckenkernlegierung oder einer Ober- fl ächenrandzonenl egi erung . By "% by weight" is meant the weight percent of an alloying ingredient in an alloy, especially an extruder screw core alloy or a surface fringe zone alloy.

Der Stand der Technik sah bislang vor, dass besonders belastete Extruderschnecken mit einem Wärmebehandlungsverfahren durchgehärtet und eingesetzt wurden oder steggepanzerte Extruderschnecken zum Einsatz kamen. Abweichend wird hier eine Extruderschnecke vorgeschlagen, die in ihrer Oberflächenrandzone eine Legierung aufweist, die gegenüber der Extruderschneckenkernlegierung einen erhöhten Chromanteil und/oder einen erhöhten Boranteil aufweist. The prior art has heretofore provided that particularly loaded extruder screws were through-hardened and used with a heat treatment process or that bar-armored extruder screws were used. By way of derogation, an extruder screw is proposed which has an alloy in its surface edge zone which has an increased chromium content and / or an increased proportion of boron compared with the extruder screw core alloy.

Auf diese Weise kann dem Stand der Technik eine Alternative zur Verfügung gestellt werden, die besonders vorteilhafte Materialeigenschaften aufweist, insbesondere vorteil- hafte Verschleißfestigkeit, vorteilhafte Korrosionsbeständigkeit, vorteilhafte Hitzebeständigkeit und/oder vorteilhafte Oberflächenhärte, wobei der Extruderschneckenkern weiterhin eine vorteilhaft hohe Zähigkeit aufweisen kann. In this way, an alternative can be made available to the prior art which has particularly advantageous material properties, in particular advantageous wear resistance, advantageous corrosion resistance, advantageous heat resistance and / or advantageous surface hardness, wherein the extruder screw core can furthermore have an advantageously high toughness.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Oberflächenrandzonenlegie- rung einen Chromanteil von mehr als 20 Gew.-% Chrom auf, bevorzugt von mehr als 26 Gew.-% Chrom, besonders bevorzugt von mehr als 30 Gew.-% Chrom. In a particularly preferred embodiment, the Oberflächenrandzonenlegie- tion has a chromium content of more than 20 wt .-% chromium, preferably of more than 26 wt .-% chromium, more preferably of more than 30 wt .-% chromium.

Vorteilhaft können hierdurch besonders vorteilhafte Materialkennwerte erreicht werden. Advantageously, as a result, particularly advantageous material characteristics can be achieved.

Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den Chromanteil nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs des Chromanteils liefern. It should be expressly understood that the foregoing values for the chromium content are not to be construed as being in any way limited, but rather are to be exceeded or disregarded on an engineering scale without departing from the described aspect of the invention. In simple words, the values are intended to provide an indication of the size of the chromium portion proposed here.

Optional weist die Oberflächenrandzone eine Schichtdicke in einem Bereich von 5 μιη bis 50 μιη auf, bevorzugt eine Schichtdicke in einem Bereich von 8 μιη bis 35 μιτι, besonders bevorzugt eine Schichtdicke in einem Bereich von 10 μιη bis 20 μιη. Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass eine besonders robuste Oberflächenrandzone mit einer hohen Schlagfestigkeit erreicht werden kann, während gleichzeitig der überwiegende Materialanteil der Extruderschnecke ein zähes Materialverhalten aufweisen kann. So wird vorteilhaft ein Konsens aus einem Verschleißschutz der Extruderschnecke und der Robustheit der Verschleißschutzschicht der Extruderschnecke erreicht. Ins- besondere kann so vorteilhaft erreicht werden, dass die Verschleißschutzschicht nicht vorschnell durch eine Auftretende Belastung teilweise oder ganz versprödet und/oder Risse bildet, und in der Folge vorschnell abplatzt. Optionally, the surface edge zone has a layer thickness in a range from 5 μm to 50 μm, preferably a layer thickness in a range from 8 μm to 35 μm, particularly preferably a layer thickness in a range from 10 μm to 20 μm. Advantageously, it can be achieved that a particularly robust surface edge zone can be achieved with a high impact resistance, while at the same time the vast proportion of material of the extruder screw can have a tough material behavior. Thus, a consensus from a wear protection of the extruder screw and the robustness of the wear protection layer of the extruder screw is advantageously achieved. In particular, it can be achieved so advantageously that the wear protection layer does not prematurely partially or completely embrittled and / or cracked by an occurring load, and flakes off prematurely as a result.

Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Schichtdicke der Oberflächenrandzone nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern viel- mehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs für die Schichtdicke der Oberflächenrandzone liefern. It should be expressly pointed out that the above values for the layer thickness of the surface edge zone should not be understood as sharp boundaries, but rather should be exceeded or fallen below on an engineering scale, without departing from the described aspect of the invention. In simple words, the values are intended to provide an indication of the size of the surface boundary layer thickness range proposed here.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Oberflächenbehandlung einen Bereich, der an einer Gangoberfläche liegt. In a particularly advantageous embodiment, the surface treatment comprises a region which lies on a gear surface.

Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: Conceptually, the following is explained:

Unter einem„Bereich" wird eine örtlich abgrenzbare Erstreckung verstanden, insbesondere eine räumlich abgrenzbare Erstreckung der Oberflächenrandzone einer Extruderschnecke. Unter einer„Gangoberfläche" wird die Oberfläche eines Schneckengangs einer Extruderschnecke verstanden. Eine Extruderschnecke weist einen oder mehrere Schneckengänge auf, in denen Materialstrom vom Schneckeneingang zum Schneckenausgang gefördert wird. A "region" is understood to mean a spatially delimitable extension, in particular a spatially delimitable extension of the surface edge zone of an extruder screw. A "transition surface" is understood to be the surface of a screw flight of an extruder screw. An extruder screw has one or more screw flights, in which material flow is conveyed from the screw inlet to the screw outlet.

So ist konkret unter anderem denkbar, dass sich eine Oberflächenbehandlung nur auf den gewünschten Bereich erstreckt, also den Bereich in dem die gewünschte Änderung der Eigenschaften vorteilhaft genutzt werden kann. It is concretely conceivable, inter alia, that a surface treatment extends only to the desired area, ie the area in which the desired change in the properties can be advantageously used.

Insbesondere wird hier konkret unter anderem vorgeschlagen Bereiche der Oberfläche einer Extruderschnecke nicht einer Oberflächenbehandlung zu unterziehen, die nicht zur Gangoberfläche gehören, insbesondere Stirnseitige Form- und Passflächen der Extruder- Schnecke. Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass sich die mittels einer Oberflächenbehandlung hervorgerufenen und gewünschten Eigenschaften nur auf den Bereich erstrecken in welchem sie auch gewünscht sind. In particular, it is specifically proposed, inter alia, that areas of the surface of an extruder screw should not be subjected to a surface treatment which does not belong to the surface of the gear, in particular end-side forming and mating surfaces of the extruder screw. Advantageously, it can thus be achieved that the properties caused by means of a surface treatment and desired properties extend only to the region in which they are also desired.

Insbesondere kann so erreicht werden, dass sich für einige Bereiche ungewünschte Ei- genschaften, die durch einen Oberflächenbehandlungsverfahren hervorgerufen werden, nicht auf diejenigen Bereiche erstrecken, in denen sie überwiegend ungewünscht sind, insbesondere sollen keine Formänderungen in einem Bereich von stirnseitigen Form- und Passflächen einer Extruderschnecke hervorgerufen werden. Diese können durch diesen Aspekt der Erfindung vorteilhaft vermieden werden. Bevorzugt ist die Oberflächenbehandlung mit einem thermochemi sehen Verfahren bewirkt. In particular, it can be achieved that for some areas undesired properties, which are caused by a surface treatment method, do not extend to those areas in which they are predominantly undesirable, in particular no changes in shape in a region of frontal shaping and fitting surfaces of a Extruder screw be caused. These can be advantageously avoided by this aspect of the invention. Preferably, the surface treatment is effected by a thermochemical method.

Konkret wird hier vorgeschlagen, dass in der Oberflächenrandschicht einer Extruderschnecke ein besonders wirksamer Verschleißschutz durch eine Anwendung eines ther- mochemischen Oberflächenbehandlungsverfahrens bewirkt ist. Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass spezifische Eigenschaften einer Oberflächenrandschicht einer Extruderschnecke besonders vorteilhaft mit einem thermochemi- schen Oberflächenbehandlungsverfahren erreicht werden können. Specifically, it is proposed here that in the surface edge layer of an extruder screw, a particularly effective protection against wear is achieved by an application of a thermochemical surface treatment method. Advantageously, it can thus be achieved that specific properties of a surface edge layer of an extruder screw can be achieved particularly advantageously with a thermochemical surface treatment method.

Besonders bevorzugt weist die Extruderschneckenkernlegierung einen Kohlenstoffanteil von mindestens 0,2 Gew.-% auf, bevorzugt einen Kohlenstoffanteil von mindestens 0,6 Gew.-%, besonders bevorzugt einen Kohlenstoffanteil von mehr als 0,6 Gew.-% bis zu 2,2 Gew.-%. Particularly preferably, the extruder screw core alloy has a carbon content of at least 0.2 wt .-%, preferably a carbon content of at least 0.6 wt .-%, more preferably a carbon content of more than 0.6 wt .-% to 2.2 wt .-%.

Dabei ist insbesondere auch möglich, dass die Extruderschneckenkernlegierung einen Kohlenstoffanteil von bis zu 2,2 Gew.-% und in Einzelfällen auch mehr als 2,2 Gew.-% aufweist. Konkret wird hier unter anderem vorgeschlagen, dass der Kohlenstoffanteil einer Extru- derschneckenkernlegierung mindestens 0,2 Gew.-% aufweist, insbesondere bevorzugt einen Kohlenstoffanteil von mindestens 0,6 Gew.-%. Durch den hohen Kohlenstoffanteil lässt sich das Potenzial eines Oberflächenbehandlungsverfahrens besser ausschöpfen, sodass vorteilhaft hierdurch bessere Materialeigenschaften erreicht werden können. Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den Kohlenstoffanteil nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs des Kohlenstoffanteils liefern. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Extruderschnecke gehärtet. It is also possible in particular that the extruder screw core alloy has a carbon content of up to 2.2% by weight and in some cases more than 2.2% by weight. In concrete terms, it is proposed, inter alia, that the carbon content of an extruder screw pellet alloy is at least 0.2% by weight, particularly preferably a carbon content of at least 0.6% by weight. Due to the high carbon content, the potential of a surface treatment process can be better exploited, so that better material properties can advantageously be achieved thereby. It should be expressly understood that the above values for the carbon content should not be construed as being in any way limited, but rather are to be exceeded or fallen short of on an engineering scale without departing from the described aspect of the invention. In simple words, the values are intended to provide an indication of the size of the range of carbon content proposed here. In a particularly preferred embodiment, the extruder screw is hardened.

Durch dieses zusätzliche Wärmebehandlungsverfahren können also die mechanischen Eigenschaften der Extruderschnecke noch besser vorteilhaft eingestellt werden. By this additional heat treatment process so the mechanical properties of the extruder screw can be set even better advantageous.

Insbesondere kann vorteilhaft eine hohe Härte und/oder eine hohe Verschleißfestigkeit und/oder eine hohe Hitzebeständigkeit und/oder eine Korrosionsbeständigkeit in der Oberflächenrandzone und im Rahmen einer idealen Funktionstrennung zwischen der Oberflächenrandzone und dem Extruderschneckenkern ein vorteilhaft zäher Extruderschneckenkern erreicht werden. In particular, advantageously a high hardness and / or a high wear resistance and / or a high heat resistance and / or a corrosion resistance in the surface edge zone and within the framework of an ideal separation of functions between the surface edge zone and the extruder screw core an advantageously tough extruder screw core can be achieved.

Es sei ausdrücklich daraufhingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ. It should be expressly understood that the subject matter of the third aspect may be advantageously combined with the subject matter of the foregoing aspects of the invention, cumulatively, either singly or in any combination.

Nach einem vierten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Extruder mit einer Extruderschnecke nach dem dritten Aspekt der Erfindung und/oder ein Extruder mit einer Extruderschnecke, die mit einem Verfahren nach dem ersten und/oder zweiten Aspekt der Erfindung hergestellt worden ist. Es versteht sich, dass sich die Vorteile einer Extruderschnecke nach dem dritten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, und/oder die Vorteile einer Extruderschnecke, die mit einem Verfahren nach dem ersten und/oder zweiten Aspekt der Erfindung hergestellt worden ist, wie vorstehend beschrieben, unmittelbar auf einen Extruder mit einer Extruderschnecke nach dem dritten Aspekt der Erfindung und/oder mit einer Extru- derschnecke, die mit einem Verfahren nach dem ersten und/oder zweiten Aspekt der Erfindung hergestellt worden ist, erstrecken. According to a fourth aspect of the invention, the object is achieved by an extruder with an extruder screw according to the third aspect of the invention and / or an extruder with an extruder screw, which has been produced by a method according to the first and / or second aspect of the invention. It is understood that the advantages of an extruder screw according to the third aspect of the invention as described above and / or the advantages of an extruder screw produced by a method according to the first and / or second aspect of the invention are as described above , immediately to an extruder with an extruder screw according to the third aspect of the invention and / or with an extruder screw, which has been produced by a method according to the first and / or second aspect of the invention extend.

Es sei ausdrücklich daraufhingewiesen, dass der Gegenstand des vierten Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar sind, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ. Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dort zeigen It should be expressly understood that the subject matter of the fourth aspect may be advantageously combined with the subject matter of the foregoing aspects of the invention, cumulatively either alone or in any combination. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment with reference to the drawing. Show there

Fig. 1 schematisch Temperatur-Zeit- Verläufe für die Wärmebehandlungsverfahren Fig. 1 shows schematically temperature-time courses for the heat treatment process

Härten und Vergüten, und  Hardening and tempering, and

Fig. 2 schematisch Spannungs-Dehnungs- Verläufe für einen gehärteten, einen vergü- teten und einen normalgeglühten Werkstoff. 2 schematically shows stress-strain curves for a hardened, a tempered and a normalized material.

Die Temperatur-Zeit- Verläufe von Wärmebehandlungsverfahren in Figur 1 bestehen aus einem oder mehreren Verläufen 20, 21 der Temperatur 12 von einem Wärmebehandlungsverfahren über der Zeit 13. The temperature-time courses of heat treatment processes in FIG. 1 consist of one or more courses 20, 21 of the temperature 12 of a heat treatment process over time 13.

Wärmebehandlungsverfahren werden in ihrem Verlauf der Zeit 13 in die Prozessphasen Austenitisieren 14, Abschrecken 15 und Anlassen 16 eingeteilt. Heat treatment processes are divided over their course of time 13 into the process phases austenitizing 14, quenching 15 and tempering 16.

Der zeitliche Übergang zwischen der Prozessphase Austenitisieren 14 und dem Abschrecken 15 erfolgt beinahe nahtlos auf der Prozessgrenze 17. Ein schnelles beinahe nahtloses Abschrecken ist dabei wichtig, damit der Kohlenstoff in der Gitterstruktur des Materials zwangsgelöst bleibt und nicht ausdiffundiert. Der zeitliche Übergang zwischen den Prozessphasen Abschrecken 15 und Anlassen 16 kann zeitversetzt erfolgen. Die zwischen der Prozessphase Abschrecken 15 und der Prozessphase Anlassen 16 verlaufende Prozessgrenze 18 wird also nicht notwendigerweise kontinuierlich durchlaufen. Vielmehr ist es üblich, dass zwischen dem Abschrecken 15 und dem Anlassen 16 zusätzliche Zeit vergeht (nicht in der schematischen Darstellung in Figur 2 angedeutet). The temporal transition between the austenitizing 14 and quenching 15 process phases occurs almost seamlessly at the process boundary 17. Fast quasi-seamless quenching is important in keeping the carbon in the lattice structure of the material constrained and non-diffused. The temporal transition between the phases of quenching 15 and tempering 16 can take place with a time delay. The process boundary 18, which runs between the quenching process phase 15 and the process phase tempering 16, is therefore not necessarily passed through continuously. Rather, it is common for additional time to pass between quenching 15 and tempering 16 (not indicated in the schematic illustration in FIG. 2).

Die Temperatur-Zeit- Verläufe 11 sind abhängig von dem Werkstoff, dem gewählten Wärmebehandlungsverfahren und den Dimensionen des Werkstoffs. Diese Abhängigkeiten bleiben bei dieser schematischen Betrachtung unberücksichtigt. Die Prozessphasen Austenitisieren 14 und Abschrecken 15 sind jedoch unabhängig von der Prozessphase Anlassen 16. The temperature-time courses 11 are dependent on the material, the selected heat treatment process and the dimensions of the material. These dependencies are disregarded in this schematic consideration. However, the process phases austenitizing 14 and quenching 15 are independent of the process phase tempering 16.

Beim Anlassen 16 finden sich die wesentlichen Unterschiede in den Temperatur-Zeit- Verläufen 11. Betrachtet werden die Verläufe für das Wärmebehandlungsverfahren Härten 20 und das Wärmebehandlungsverfahren Vergüten 21. Die beim Vergüten 21 erreichte Temperatur 12 ist deutlich höher als beim Härten 20. Hier treten ebenfalls Abhän- gigkeiten durch den Werkstoff, das Verfahren und die Abmessungen des Bauteils auf. Gleich bleibt in allen denkbaren Kombinationen jedoch die deutlich höhere Temperatur 12 beim Vergüten 21 gegenüber dem Härten 20. When tempering 16, the main differences in the temperature-time courses are 11. Considered are the gradients for the heat treatment process hardening 20 and the heat treatment process annealing 21. The temperature reached during tempering 21 12 is significantly higher than during curing 20. Here also occur Dependent on the material, the method and the dimensions of the component. Equally, in all conceivable combinations, however, the significantly higher temperature 12 remains during tempering 21 compared with hardening 20.

Die unterschiedlichen Wärmebehandlungsverfahren führen zu unterschiedlichem Werkstoffverhalten, insbesondere zu unterschiedlichen Spannungs-Dehnungs-Verläufen 31. Die Spannungs-Dehnungs- Verläufe 31 in Figur 2 bestehen aus einer Spannung 32, einer Dehnung 33 und den Verläufen 34, 35, 36 eines unterschiedlich wärmebehandelten Werkstoffs (hier beispielhaft C45). The different heat treatment methods lead to different material behavior, in particular to different stress-strain curves 31. The stress-strain curves 31 in FIG. 2 consist of a stress 32, an elongation 33 and the progressions 34, 35, 36 of a material heat-treated differently ( here exemplary C45).

Ein gehärteter Werkstoff ist sehr fest und erreicht unter Belastung einen Verlauf 34. Er erreicht vor dem Bruch wegen Überbelastung eine sehr hohe innere Spannung 32 bei einerjedoch nur kleinen Dehnung 33. Er kann insbesondere hohen Belastungen standhalten und eignet sich nicht für die Aufnahme plastischer Verformungen. Er ist eher spröde. A hardened material is very strong and reaches a course under load 34. It achieves a very high internal stress 32 before the break due to overloading but only a small elongation 33. It can withstand particularly high loads and is not suitable for absorbing plastic deformations. He is rather brittle.

Ein vergüteter Werkstoff ist weniger fest als ein gehärteter Stahl, jedoch deutlich zäher als ein gehärteter Stahl. Er erreicht unter Belastung einen Verlauf 35 und vor dem Bruch wegen Überbelastung eine hohe innere Spannung 32 bei einem hohen Maß an Dehnung 33. Er ist im Vergleich zu dem gehärteten Werkstoff weniger fest, kann dafür jedoch bis zum Bruch höhere plastische Dehnungen aufnehmen. A tempered material is less strong than a hardened steel but much tougher than a hardened steel. It reaches under load a curve 35 and before the break because of overloading a high internal stress 32 at a high degree of elongation 33. It is compared to the cured material less solid, but can accommodate higher plastic strains to break.

Ein normalgeglühter Werkstoff weist in seinem Verlauf 36 bis zum Bruch wegen Überbelastung im Vergleich die geringste innere Spannung 32 bei dem höchsten Maß an plastischer Dehnbarkeit 33 auf. A normally annealed material has in its course 36 to break due to overloading in comparison, the lowest internal stress 32 at the highest level of plastic extensibility 33.

Liste der verwendeten Bezugszeichen List of reference numbers used

11 Temperatur-Zeit- Verläufe11 temperature-time profiles

12 Temperatur 12 temperature

13 Zeit  13 time

14 Austenitisieren  14 Austenitizing

15 Abschrecken  15 quenching

16 Anlassen  16 starting

17 Prozessgrenze  17 process limit

18 Prozessgrenze  18 process limit

20 Härten  20 hardening

21 Vergüten  21 Reward

31 Spannungs-Dehnungs- Verläufe 31 stress-strain curves

32 Spannung 32 voltage

33 Dehnung  33 stretching

34 Gehärteter Werkstoff  34 Hardened material

35 Vergüteter Werkstoff  35 tempered material

36 Normalgeglühter Werkstoff  36 Normalized material

Claims

Patentansprüche: claims: 1. Verfahren zum Herstellen einer Extruderschnecke, zum Einsatz in einem Extruder zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, insbesondere eines ein Polymer aufweisenden Ausgangsmaterials, mit den Schritten A process for producing an extruder screw, for use in an extruder for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a starting material comprising a polymer, comprising the steps (i) Fertigen einer Extruderschneckenvorstufe aus einer Extruderschnecken- vor stuf enl egi erung; (i) preparing an extruder screw precursor from an extruder screw precursor solution; (ii) Vornehmen einer thermochemi sehen Oberflächenbehandlung zum Differenzieren der Extruderschneckenvorstufe zu einem Extruderschneckenkern und einer Oberflächenrandzone, wobei die Extruderschneckenvorstufe einem Medium ausgesetzt wird, wobei sich das Medium von einer regulären Erdatmosphäre durch einen erhöhten Chrom- und/oder Boranteil unterscheidet. (ii) performing a thermochemical surface treatment to differentiate the extruder screw precursor to an extruder screw core and a surface rim zone, wherein the extruder screw precursor is exposed to a medium, the medium being different from a regular earth atmosphere by an increased chromium and / or boron content. 2. Verfahren zum Herstellen einer Extruderschnecke, zum Einsatz in einem Extruder zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, insbesondere eines ein Polymer aufweisenden Ausgangsmaterials, wobei die hergestellte Extruderschnecke einen Extruderschneckenkern mit einer Extruderschne- ckenkernl egi erung und eine Oberflächenrandzone mit einer Oberflächenrandzo- nenlegierung aufweist, wobei die die Ob erflächenrandzonenl egi erung einen Chromanteil von mehr als 20 Gew.-% Chrom aufweist, bevorzugt von mehr als 26 Gew.-% Chrom, besonders bevorzugt von mehr als 30 Gew.-% Chrom, mit den Schritten 2. A process for producing an extruder screw, for use in an extruder for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a starting material comprising a polymer, the extruder screw produced being an extruder screw core with an extruder screw core alloy and a surface edge zone having a surface edge zone alloy wherein the surface erosion zone has a chromium content of more than 20% by weight chromium, preferably more than 26% chromium by weight, more preferably more than 30% chromium by weight, with the steps (i) Fertigen einer Extruderschneckenvorstufe aus einer Extruderschnecken- vorstufenlegierung; (i) preparing an extruder screw precursor from an extruder screw precursor alloy; (ii) Vornehmen einer thermochemi sehen Oberflächenbehandlung zum Differenzieren der Extruderschneckenvorstufe zu dem Extruderschneckenkern und der Oberflächenrandzone, wobei die Extruderschneckenvorstufe einem Medium ausgesetzt wird, wobei sich das Medium von einer regulären Erdatmosphäre unterscheidet. (ii) performing a thermochemical surface treatment to differentiate the extruder screw precursor to the extruder screw core and the surface rim zone, wherein the extruder screw precursor is exposed to a medium, the medium being different from a regular earth atmosphere. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochemische Oberflächenbehandlung ein Chromieren und/oder Borieren umfasst. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the thermochemical surface treatment comprises a chromating and / or boriding. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochemische Oberflächenbehandlung ein Chromieren und/oder Borieren nach einem Aufkohlen umfasst. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermochemical surface treatment comprises a chromating and / or boriding after carburizing. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochemische Oberflächenbehandlung eine Temperatur oberhalb von 700 °C aufweist, bevorzugt eine Temperatur oberhalb von 750 °C, besonderes bevorzugt eine Temperatur oberhalb von 800 °C. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermochemical surface treatment has a temperature above 700 ° C, preferably a temperature above 750 ° C, more preferably a temperature above 800 ° C. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Extruder Schnecke nach der thermochemi sehen Oberflächenbehandlung gehärtet wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the extruder screw is hardened after thermochemi see surface treatment. 7. Extruderschnecke zum Einsatz in einem Extruder zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, insbesondere eines ein Polymer aufweisenden Ausgangsmaterials, wobei die Extruderschnecke einen Extruderschneckenkern mit einer Extruderschneckenkernlegierung und eine Oberflächenrandzone mit einer Oberflächenrandzonenlegierung aufweist, wobei die Oberflächenrandzone eine Oberflächenbehandlung aufweist, insbesondere Extruderschnecke, die mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrandzonenlegierung einer behandelten Oberfläche gegenüber der Extruderschneckenkernlegierung einen erhöhten Chromanteil und/oder einen erhöhten Boranteil aufweist. An extruder screw for use in an extruder for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a polymer having starting material, the extruder screw having an extruder screw core with an extruder screw core alloy and a surface edge zone with a surface edge zone alloy, wherein the surface edge zone has a surface treatment, in particular extruder screw, which has been produced by a method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the surface edge zone alloy of a treated surface has an increased chromium content and / or increased boron content relative to the extruder screw core alloy. 8. Extruderschnecke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrandzonenlegierung einen Chromanteil von mehr als 20 Gew.-% Chrom aufweist, bevorzugt von mehr als 26 Gew.-% Chrom, besonders bevorzugt von mehr als 30 Gew.-% Chrom. 8. extruder screw according to claim 7, characterized in that the Oberflächenrandzonenlegierung has a chromium content of more than 20 wt .-% chromium, preferably of more than 26 wt .-% chromium, more preferably of more than 30 wt .-% chromium. 9. Extruderschnecke nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrandzone eine Schichtdicke in einem Bereich von 5 μιη bis 50 μιη aufweist, bevorzugt eine Schichtdicke in einem Bereich von 8 μιη bis 35 μιη, besonders bevorzugt eine Schichtdicke in einem Bereich von 10 μιη bis 20 μιη. 9. extruder screw according to one of claims 7 or 8, characterized in that the surface edge zone has a layer thickness in a range of 5 μιη to 50 μιη, preferably a layer thickness in a range of 8 μιη to 35 μιη, particularly preferably a layer thickness in a range from 10 μιη to 20 μιη. 10. Extruderschnecke nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung einen Bereich umfasst, der an einer Gangober- fläche liegt. 10. extruder screw according to one of claims 7 to 9, characterized in that the surface treatment comprises an area which is located on a Gangober- surface. 11. Extruderschnecke nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung mit einem thermochemi sehen Verfahren bewirkt ist. 11. extruder screw according to one of claims 7 to 10, characterized in that the surface treatment is effected with a thermochemi see method. 12. Extruderschnecke nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Extruderschneckenkernlegierung einen Kohlenstoffanteil von mindestens 0,2 Gew.-% aufweist, bevorzugt einen Kohlenstoffanteil von mindestens 0,6 Gew.-%, besonders bevorzugt einen Kohlenstoffanteil von mehr als 0,6 Gew.-% bis zu 2,2 Gew.-%. 12. Extruder screw according to one of claims 7 to 11, characterized in that the extruder screw core alloy has a carbon content of at least 0.2 wt .-%, preferably a carbon content of at least 0.6 wt .-%, more preferably a carbon content of more than 0.6 wt .-% up to 2.2 wt .-%. 13. Extruderschnecke nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Extruderschnecke gehärtet ist. 13. extruder screw according to one of claims 7 to 12, characterized in that the extruder screw is cured. 14. Extruder mit einer Extruderschnecke nach einem der Ansprüche 7 bis 1 und/oder Extruder mit einer Extruderschnecke, die mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt worden ist. 14. Extruder with an extruder screw according to one of claims 7 to 1 and / or extruder with an extruder screw, which has been produced by a method according to any one of claims 1 to 6. 15. Kunststoffformgebende Anlage, aufweisend einen Extruder nach Anspruch 14, eine Kunststoffzuführung zum Extruder, eine Weiterführung zu einer Düse und/o- der einem Injektor und/oder einem Granulaterzeuger und/oder einem Vlieserzeuger und/oder einem Folienbahnerzeuger. 15. Plastics forming plant, comprising an extruder according to claim 14, a plastic feed to the extruder, a continuation to a nozzle and / or an injector and / or a granule producer and / or a nonwoven producer and / or a Folienbahnerzeuger. 16. Kunststoffformgebendes Verfahren unter Verwendung einer Anlage nach Anspruch 15, mit den Schritten a. Extrudieren eines Kunststoffs mit einem Extruder nach Anspruch 14 zum Erzeugen eines Extrudats; b. Formgeben des Extrudats. c. 16. A plastic molding process using a plant according to claim 15, comprising the steps a. Extruding a plastic with an extruder according to claim 14 to produce an extrudate; b. Shaping the extrudate. c.
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